[发明专利]一种水稻粒形粒重相关基因、蛋白、分子标记及应用

说明书

本发明涉及植物基因工程领域，公开了水稻粒形粒重基因TGW2(Seq ID No：1、2)、其编码的蛋白质(Seq ID No：3)及上述基因或蛋白质在调控植物粒形和粒重中的应用。本发明还公开了上述基因的5’非编码区DNA序列、突变基因、突变蛋白在调控植物粒形粒重中的应用。本发明还公开了与上述基因紧密连锁的分子标记及其应用。TGW2基因的克隆和应用，可通过调控水稻粒形粒重，有效提高水稻的产量。

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体地，涉及一种水稻粒形粒重相关基因、蛋白、分子标记及应用。

背景技术

水稻不仅是单子叶模式植物，而且是我国重要的粮食作物。水稻籽粒的大小是影响稻米产量和品质的重要因素，在长期的水稻育种过程中一直备受关注。水稻粒形和粒重是影响产量的直接因素，千粒重是稻谷产量三要素之一，而粒重主要由粒形决定。同时，粒形对稻米品质也有重要影响，尤其是稻米的外观品质(垩白粒率、垩白度)和碾磨加工品质(糙米率、精米率和整精米率)等。控制粒形的4个关键因素分别为粒长、粒宽、粒厚和长宽比。

但是，籽粒大小是由多个遗传位点控制的复杂数量性状，至今，科学家们利用图位克隆方法已成功克隆到一系列调控水稻粒形变异的数量性状遗传位点(QTL)。这些QTL主要通过调控水稻颖壳的大小来影响籽粒的形成，其中与粒宽和粒重相关的基因有GW2(SongXJ,Huang W,Shi M,Zhu MZ,Lin HX.A QTL for rice grain width and weight encodesa previously unknown RING-type E3ubiquitin ligase.Nat Genet.2007,39(5):623-630)、qSW5/GW5(Shomura A,Izawa T,Ebana K,Ebitani T,Kanegae H,Konishi S,YanoM.Deletion in a gene associated with grain size increased yields during ricedomestication.Nat Genet.2008,40(8):1023-1028；Weng J,Gu S,Wan X,Gao H,Guo T,SuN,Lei C,Zhang X,Cheng Z,Guo X,Wang J,Jiang L,Zhai H,Wan J.Isolation andinitial characterization of GW5,a major QTL associated with rice grain widthand weight.Cell Res.2008,18(12):1199-1209)、GS5(Li Y,Fan C,Xing Y,Jiang Y,LuoL,Sun L,Shao D,Xu C,Li X,Xiao J,He Y,Zhang Q.Natural variation in GS5plays animportant role in regulating grain size and yield in rice.Nat Genet.2011,43(12):1266-1269)、GW8(Wang S,Wu K,Yuan Q,Liu X,Liu Z,Lin X,Zeng R,Zhu H,Dong G,Qian Q,Zhang G,Fu X.Control of grain size,shape and quality by OsSPL16inrice.Nat Genet.2012,44(8):950-954)、GW7(Wang S,Li S,Liu Q,Wu K,Zhang J,Wang S,Wang Y,Chen X,Zhang Y,Gao C,Wang F,Huang H,Fu X.The OsSPL16-GW7regulatorymodule determines grain shape and simultaneously improves rice yield andgrain quality.Nat Genet.2015,47(8):949-954)和OsOTUB1(Wang S,Wu K,Qian Q,LiuQ,Li Q,Pan Y,Ye Y,Liu X,Wang J,Zhang J,Li S,Wu Y,Fu X.Non-canonicalregulation of SPL transcription factors by a human OTUB1-like deubiquitinasedefines a new plant type rice associated with higher grain yield.CellRes.2017,27(9):1142-1156)。因此，克隆水稻粒形基因，开发相应的分子标记，通过分子育种改良水稻粒形，可以同时提高水稻产量和改良水稻品质。