[发明专利]一种利用水稻osa-miR5511基因提高水稻产量的方法

说明书

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种利用水稻osa‑miR5511基因提高水稻产量的方法。该方法通过基因工程手段来抑制osa‑miR5511基因的表达，所述水稻osa‑miR5511基因的成熟序列如SEQ ID NO.1所示，其发夹结构序列如SEQ ID NO.2所示。本发明发现osa‑miR5511缺失表达水稻的穗长显著增长7.2cm，每穗粒数显著增多23.7粒，千粒重显著增加3.0克，单株产量显著提高3.6克，单株产量增产率高达24.2％，为培养高产水稻优良品种提供了一种新的分子育种途径，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种利用水稻osa-miR5511基因提高水稻产量的方法。

背景技术

水稻是地球上主要的粮食作物，养活了约一半的地球人口。近年来，世界人口逐年增加，环境却逐渐恶化，有效耕地面积也逐步减少。因此，如何提高水稻产量以保障世界粮食安全，成为世界各国政府部门和广大科研工作者关注的焦点问题之一。其中，利用基因工程手段以开展分子设计育种将是提高水稻产量、保障世界粮食安全问题的重要手段。

水稻单株产量的形成主要决定于有效穗数、每穗粒数、千粒重等性状，每穗粒数又由穗长、一次枝梗、二次枝梗、着粒密度等性状共同决定，而千粒重则直接取决于粒长、粒宽、粒厚和籽粒的灌浆程度等。通常认为，水稻产量形成相关性状往往属于多基因调控的数量性状，遗传基础复杂；除了结构蛋白和转录因子等的编码基因外，miRNA等非编码RNA基因在水稻产量形成中也具有十分重要的调控作用；因此，挖掘在水稻产量性状形成中具有重要作用的miRNA基因，并解析其作用机理，也将是今后利用基因工程手段开展分子设计育种以培育高产水稻新品种的重要方面。

miRNA是植物体内广泛存在的大小为20-24nt的内源性非编码RNA，通过调控其靶基因的表达来调节植物个体的生长发育或对胁迫环境的适应能力。据报道，水稻基因组中至少有592个miRNA前体，可以产生713个以上的成熟miRNA[Kozomara and Griffiths-Jones.miRBase:annotating high confidence microRNAs using deep sequencingdata.Nucleic Acids Research,2014,42:D68-D73]。目前，已发现了一些与水稻产量性状发育调控有关的miRNA。例如，miR156能通过调控理想株型IPA1/OsSPL14基因的表达，来影响水稻的分蘖数、粒数、千粒重、单株产量等性状的形成[Jiao et al.Regulation ofOsSPL14 by OsmiR156 defines ideal plant architecture in rice.Nature Genetics,2010,42:541-544.Miura et al.OsSPL14 promotes panicle branching and highergrain productivity in rice.Nature Genetics,2010,42:545-549]。过量表达OsmiR397能靶向调控OsLAC基因的表达水平，以促进水稻圆锥花序分枝，增加水稻籽粒大小，最终能提高水稻的单株产量[Zhang et al.Overexpression of microRNA OsmiR397 improvesrice yield by increasing grain size and promoting panicle branching.NatureBiotechnology,2013,31:848-852]。miR159可通过调控其靶基因OsGAMYBL1和OsGAMYB的表达水平，来影响水稻的籽粒大小等产量性状的发育[Zhao et al.Suppression ofmicroRNA159 impacts multiple agronomic traits in rice(Oryza sativa L.).BMCPlant Biology,2017,17:215]。然而，通过抑制osa-miR5511的表达以提高水稻产量目前尚未见报道。

发明内容