[发明专利]水稻基因OsFBK4及其突变体与应用

说明书

本发明公开了水稻基因OsFBK4及其突变体与应用。本发明分离克隆了与植物株型生长发育相关的水稻基因OsFBK4，其核苷酸序列、cDNA序列及编码的蛋白质序列分别如SEQ ID NO：1‑3所示。在水稻半矮杆突变体RE9586中，该基因在第3外显子发生一个单碱基突变(基因组DNA 2626bp处A突变为G)。本发明通过基因敲除实验和过表达实验在水稻中验证了基因OsFBK4的功能，功能丧失型突变导致水稻植株变矮，过表达该基因可导致水稻株高变高。本发明为深入了解植物株高调节机理和水稻株型育种提供了新的基因资源。

技术领域

本发明涉及基因工程和植物遗传育种领域，具体地说，涉及水稻基因OsFBK4及其突变体与应用。

背景技术

水稻是世界上主要的粮食作物之一。株高作为水稻重要的农艺性状之一，通过直接影响植株的抗倒伏性而影响水稻的产量。株高过高抗倒伏性差，会导致水稻产量下降；过矮的水稻植株虽然抗倒伏能力比较强，但是其生长量会不足，也会导致水稻产量降低。上世纪50年代基于半矮杆基因sd1的矮化育种兴起的绿色革命是水稻单产的一次重要飞跃式提升(Peng et al.，1999)，然而目前应用的半矮杆基因资源仍然非常狭窄，主要为sdl及其等位基因。因此挖掘新的矮杆或半矮杆基因资源仍然是水稻遗传育种研究中的一个重要方向，具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供水稻基因OsFBK4及其突变体与应用。从水稻中恢8015的诱变植株中克隆得到

本发明的另一目的是提供与水稻基因OsFBK4共分离的SNP分子标记及其应用。

本发明构思如下：发明人从甲磺酸乙酯(EMS)诱变的籼稻品种中恢8015(ZH8015，WT)中鉴定出一个新的半矮杆突变体RE9586，成熟期其株高显著低于野生型中恢8015，扫描电镜观察结果表明，突变体RE9586最顶端节间细胞的纵向长度明显减少，这很有可能是引起其半矮化表型的主要原因。进一步从水稻中分离到一个控制该表型的新基因OsFBK4(LOC_Os02g11790或Os02g0208700)，其编码一个含F-BOX结构域和Kelch重复的蛋白。在突变体RE9586中，该基因在第3外显子发生一个单碱基突变(基因组DNA 2626bp处或cDNA1240bp处A突变为G)，导致其编码蛋白氨基酸序列中精氨酸突变为甘氨酸。利用CRISPR/Cas9系统将OsFBK4敲除，转基因株系显示出株高较矮，而OsFBK4过表达株系则株高显著增加，说明OsFBK4负责突变体RE9586半矮化表型，且对水稻株高存在正调控作用。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供从水稻‘中恢8015’中克隆得到的基因OsFBK4(水稻半矮秆基因)，其为编码如下蛋白质A)或B)的基因：

A)由SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；或

B)SEQ ID NO：3所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由A)衍生的蛋白质。

优选地，基因OsFBK4的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，cDNA序列如SEQ ID NO：2所示。

进一步地，本发明提供用于扩增基因OsFBK4的特异性PCR引物对，其上、下游引物序列分别如SEQ ID NO：5-6所示。

用于扩增基因OsFBK4 cDNA序列的特异性PCR引物对，其上、下游引物序列分别如SEQ ID NO：7-8所示。

第二方面，本发明提供含有基因OsFBK4的生物材料。

本发明中，所述生物材料包括但不限于重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、噬菌体载体、病毒载体、工程菌或非可再生的植物部分。

第三方面，本发明提供所述基因OsFBK4或含有该基因的所述生物材料的以下任一应用：

(1)控制植物株高(正调控)；