[发明专利]一种同时调控水稻粒型粒重和抗性的基因及其编码蛋白的应用

说明书

本发明提供了一种同时调控水稻粒型粒重和抗性的基因及其编码蛋白的应用，属于基因工程技术领域。OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻粒型和/或粒重中的应用。OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻耐盐性和或耐热性中的应用。实验表明，OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1通过负调控作用影响水稻的抗性或粒型粒重。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种同时调控水稻粒型粒重和抗性的基因及其编码蛋白的应用。

背景技术

水稻是重要粮食作物之一，同时也是单子叶植物研究的模式植物，世界上有近一半的人口以其为主食(Sakamoto and Matsuoka 2008)。但是，随着全球人口的不断增长，而耕地面积不断减少，如何保持水稻产量的相应增长已成了一个重大挑战。粒重是决定作物产量的主要因素之一，它与粒形和籽粒灌浆密切相关(Xing and Zhang 2010)。尽管已有一些与粒形粒重相关的QTL位点和基因被克隆，然而对这些基因的功能研究大多仍处在相互独立的情况，其相互之间关系并不是太清楚，且多数都与植物激素相关(Zuo and Li 2014；Li et al.2018)。例如，TGW6通过影响生长素供应来调控细胞数目和粒长粒重(Ishimaruet al.2013)；BG1通过激活生长素的转运来增大籽粒(Liu et al.2015)；GL2能通过激活油菜素内酯信号来增大籽粒(Che et al.2015)；GW5/GSE5也同样能通过增强BR信号来增大籽粒(Duan et al.2016；Liu et al.2017)。除了生长素和油菜素内酯以外，细胞分裂素在调控籽粒大小方面也有着显著的作用。细胞分裂素氧化酶/脱氢酶OsCKX4，具有降解细胞分裂素的功能，其显性激活突变体ren1-D由于细胞分裂素含量下降，籽粒变小(Gao etal.2014)；BG3/OsPUP4及其同源蛋白OsPUP7通过调控细胞分裂素的转运来增大籽粒(Xiaoet al.2018)。

实际上，细胞分裂素在植物的生长发育过程中起着诸多不可或缺的作用，包括细胞分裂分化、叶片衰老、营养分配、瘤状物的形成、逆境应答和生长素的作用及分布等等(Osugi and Sakakibara 2015)。细胞分裂素不仅对水稻籽粒大小和穗粒数有着重要调控作用之外，在耐逆方面的调控效果也非常显著。OsAHP1和OsAHP2的干涉植株，由于细胞分裂素信号减弱，表现出一系列细胞分裂素缺乏的表型，包括节间变短、侧根增加、早衰、分糵减少、育性下降，此外，对盐的敏感性增加(Sun et al.2014)。OsCKX2的干涉植株中的细胞分裂素增加，对盐的抗性增强(Joshi et al.2017)。受成熟和胁迫诱导表达基因SARK的启动子驱动细胞分裂素合成基因IPT表达，能够提高水稻植株的耐干旱能力(Reguera etal.2013)。高温会显著降低水稻高温敏感品种穗中的细胞分裂素含量，施加外源细胞分裂素可以减轻高温热害(Wu et al.2016；Wu et al.2017)。尽管如此，细胞分裂素相关基因对水稻耐高温的调控还少有报道。