[发明专利]自噬基因ATG9在水稻育种和/或水稻粒型机制研究中的应用

说明书

本发明提供了自噬基因ATG9在水稻育种和/或水稻粒型机制研究中的应用，属于植物学和生物技术领域。所述的自噬基因ATG9的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:1所示；所述的自噬基因ATG9的编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。自噬基因ATG9对提高水稻产量和品质具有非凡的意义，可以作为创造水稻籽粒品质改良的新靶点。ATG9过表达植株株高和穗长显著提高，粒宽粒长以及百粒重亦明显增加，ATG9正调控了籽粒等水稻各组织的大小变化。

技术领域

本发明属于植物学和生物技术领域，具体涉及自噬基因ATG9在水稻育种和/或水稻粒型机制研究中的应用。

背景技术

水稻是世界上种植范围最为广泛也是最为重要的粮食作物之一，也是植物基因组学研究的模式生物之一，为全球超过30亿人口提供食物及能量。随着人口的日益增长，全球气候变化和环境胁迫等，培育高产优质水稻新品种显得尤为重要。水稻的籽粒大小是影响其产量和品质的最重要因素之一。发掘调控籽粒大小的新基因和分子机制，可为将来遗传改良水稻产量品质提供重要的理论基础。

细胞自噬是一种生物进化过程中高度保守的降解机制，主要是将细胞内的组分如受损的细胞器、变性或未折叠的蛋白等转运至液泡或溶酶体中进行降解，继而促使营养物质得以循环利用，达到协助植物在逆境中生存和生长发育的目的。已有的研究表明，细胞自噬广泛参与了植物各个方面的调控，包括花粉育性，水稻分蘖，氮利用和各种胁迫等。值得一提的是，目前尚未发现细胞自噬直接参与产量性状的调控，如籽粒大小。现在有关自噬的研究进展基本上是关于自噬基因的抗衰老、抗逆性和促进植物氮素循环的功能。但有关自噬基因ATG9对于水稻粒型的调控并未见报道。

发明内容

本发明目的在于提供自噬基因ATG9的应用，特别是自噬基因ATG9在水稻育种和/或水稻粒型机制研究中的应用。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

自噬基因ATG9在水稻育种和/或水稻粒型机制研究中的应用。

所述的自噬基因ATG9的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:1所示。

所述的自噬基因ATG9的编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

所述的水稻育种优选包括对水稻粒型改良的调控。

所述的调控为正调控。

所述的正调控是指在水稻中过表达自噬基因ATG9，促进水稻ATG9过表达植株株高和穗长显著提高，粒宽、粒长以及百粒重明显增加。自噬基因ATG9正调控了籽粒等水稻各组织的大小变化，因此，自噬基因ATG9过表达对增加籽粒大小具有重要意义，为水稻产量的提高提供了重要的基因资源。

所述的水稻优选为粳稻。

所述的粳稻优选为中花11。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明利用PCR的方法从水稻中克隆出自噬基因ATG9(所对应基因座位号与Rice Genome Annotation Project中公布的LOC_Os10g07994相对应)。自噬基因ATG9对提高水稻产量和品质具有非凡的意义，可以作为水稻籽粒品质改良的新靶点。

(2)本发明通过CRISPR/Cas9敲除ATG9，获得atg9突变体植株。对atg9突变体植株的表型进行详细分析。结果表明，与野生型(WT)相比，atg9突变体植株的株高明显降低，穗长变短、籽粒变小以及百粒重减少。通过深入研究，构建了ATG9过表达植株，发现与WT相比，ATG9过表达植株株高和穗长显著提高，粒宽粒长以及百粒重亦明显增加，ATG9正调控了籽粒等水稻各组织的大小变化。