[发明专利]水稻基因OsREM20在调控穗粒数和产量中的应用

说明书

本发明公开了水稻基因OsREM20在调控穗粒数和产量中的应用。本发明提供了OsREM20蛋白或其相关生物材料在调控植物穗粒数和产量中的应用。本发明运用CRISPR‑Cas9的方法突变OsREM20基因，发现其能显著降低水稻的每穗粒数、每株粒数、单株产量(g)、一级枝梗数、株高、穗长；而过表达OsREM20基因则能够显著增加水稻的每穗粒数、每株粒数、单株产量(g)、一级枝梗数、株高、穗长。可见，OsREM20基因在调控水稻穗粒数和增产方面具有重要作用，本发明对于培育高产植物品种具有重要意义。

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体涉及水稻基因OsREM20在调控穗粒数和产量中的应用。

背景技术

水稻是世界上最主要的粮食作物之一，养育了全世界近半数的人口，水稻的产量直接关系着世界粮食安全。我国是世界上最大的水稻生产国及消费国，水稻的生产问题对我国的意义尤为重大。培育高产、稳产的水稻新品种，进一步提高我国水稻产量，将有助于保证我国粮食安全。

上世纪50年代，以半矮化育种为特征的第一次“绿色革命”，使得全世界水稻产量翻了一番。水稻植株的半矮化，显著提高了收获指数，解决了因大量施肥导致的植株倒伏和减产问题，促进水稻单产大幅度提高。二十世纪70年代，以杂种优势利用为代表的三系、两系杂交水稻的选育成功和大面积推广，使得水稻产量实现了第二次飞跃，为解决当时我国粮食安全问题做出了历史性的贡献。但在此之后相当长的时间内，水稻产量的提高就一直徘徊不前，进入了瓶颈期。近些年来，水稻分子遗传学家和育种家们合作，通过揭示和改良水稻产量的遗传基础，提出了培育具有无效分蘖少、茎秆粗壮抗倒伏、穗大粒多、产量高等理想株型(Ideal Plant Architecture,IPA)特征的水稻新品种，力求实现水稻产量的新飞跃。目前科学家利用分子设计育种技术，将若干产量调控的功能基因以最优组合方式聚合在一起，已经培育出一系列具备理想株型的水稻新品种，显著的提高了水稻产量。

水稻的产量是一个复杂的农艺性状，由每穗粒数、有效分蘖数、结实率和千粒重等因素所共同决定，而这些因素都与穗部性状紧密相关。在水稻的产量构成因素中，每穗粒数的变异幅度最大，对产量的贡献也最大，如何进一步提高水稻的穗粒数实现持续增产，一直是育种家们与分子生物学家所关注和研究的重点。近年来，揭示水稻穗发育的遗传基础，从分子水平上阐明穗粒数的调控机制已经成为水稻穗型遗传改良和高产育种相关理论研究的重要方向，已取得了很大的进展。

发明内容

本发明的目的是提供水稻基因OsREM20在调控穗粒数和产量中的应用。

第一方面，本发明要求保护OsREM20蛋白或其相关生物材料在如下任一中的应用：

P1、调控植物每穗粒数；

P2、调控植物每株粒数；

P3、调控植物单株产量；

P4、调控植物一级枝梗数；

P5、调控植物株高；

P6、调控植物穗长。

其中，所述相关生物材料可为能够表达所述OsREM20蛋白的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。