[发明专利]水稻不确定性小穗基因OSIDS2在调控水稻产量中的用途

说明书

本发明属于分子生物学技术领域，尤其是水稻不确定性小穗基因OSIDS2在调控水稻产量中的用途。本发明还提供水稻多花小穗基因OSIDS2在提高禾本科粮食作物产量中的用途以及提高禾本科粮食作物产量的制剂。本发明为提高禾本科粮食作物产量提供一种新选择。

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域，尤其是水稻不确定性小穗基因OSIDS2在调控水稻产量中的用途。

背景技术

在双子叶植物中，顶端花序分生组织直接转变为花分生组织，进而分化形成各类花器官。然而，在水稻等单子叶植物禾本科植物中，顶端花序分生组织首先转变为小穗分生组织，然后再转变成花分生组织，再分化出各类花器官。而小穗的发育是一个复杂而有序的过程，根据前人的研究，将小穗发育过程大致分为八个阶段(Ikeda et al.,2004)：

第一阶段，副护颖原基形成。副护颖原基以1/2互生叶序方式形成；

第二阶段，护颖原基的形成。一对护颖原基同样以1/2互生叶序方式形成，此时副护颖停止发育；

第三阶段，外稃原基形成。外稃原基在外部护颖的上方形成，此时护颖继续生长；

第四阶段，内稃原基形成。位于内部护颖上方，与外稃位置对称，护颖和外稃继续生长；

第五阶段，浆片原基形成。在外稃一侧的位置形成两个浆片原基，此时护颖、外稃、内稃继续生长；

第六阶段，雄蕊原基形成。六枚雄蕊原基以轮生体的形式排列，且靠近外稃一侧的发育较迟缓；

第七阶段，心皮原基形成。心皮原基在外稃一侧的花分生组织形成，雄蕊开始分化出透明的花丝和花药；

第八阶段，胚珠和花粉形成期。花分生组织不确定性丢失，转化成胚珠原基。在这个过程中发生了许多重要而复杂的程序来完成雌雄生殖器官的发育。

小穗是所有禾本科作物特有的花序结构，包含一对苞片和数目不等的小花，小花数目一般是1-40朵，是介于花序和花之间的一类特殊花序。小穗可分为两种类型：一种是确定性小穗，包含有确定数目的小花，如水稻、玉米。另一种是不确定性小穗，包含不确定数目的小花，如小麦。在确定性小穗中，顶端分生组织在产生固定数量的侧生分生组织后，被转化为末端花分生组织。而不确定性小穗中，侧分生组织不断从顶端分生组织分化而来，顶端分生组织并没有转化为末端花分生组织。目前，没有发现维持小穗分生组织不确定性命运的基因，相反，有两类基因具有终止小穗分生组织不确定性命运的功能。第一类可以定义为顶花分生组织特征基因。SEP家族中有一个禾本科特异的LHS1分支，在确定性小穗中，LHS1类基因只在顶花中表达，暗示其很有可能被特异地要求去特化顶花分生组织的产生，从而实现小穗的确定性(Cacharroón et al.,1999；Malcomber and Kellogg,2004；Zahn etal.,2005)。第二类是属于AP2/ERF家族的INDIERMINATE SPIKELET 1(IDS1)类基因，与LHS1类基因不同，并不决定顶花特征，而是负责按时启动小穗分生组织向花分生组织转化。在玉米中，IDS1基因突变导致一个小穗内产生了额外的小花(Chuck et al.,1998)，IDS1的旁系同源基因SISTEROF IDS1(SID1)的单突变没有显著表型，但是在ids1/sid1双突变体中，小穗发育出多个苞片结构而不能形成小花(Chuck et al.,2008)。在水稻中，两个IDS1类基因SUPERNUMERARYBRACT(SNB)和OsIDS1的突变都导致副护颖增多，snb/osids1双突变体中，副护颖更是显著增多(Lee et al.,2006；Lee and An,2012)。这些结果表明IDS1类基因突变延长了小穗分生组织命运。

发明内容

本发明的目的在于提供水稻不确定性小穗发育基因OSIDS2的核苷酸序列及编码蛋白序列，为水稻穗发育研究提供有力工具，促进水稻产量的提高。