[发明专利]水稻矮化多分蘖突变体dmt1及其应用

说明书

本发明属于农业生物技术工程，具体涉及一种水稻矮化多分蘖基因DMT1及其在水稻育种中的应用。本发明公开了一种水稻矮化多分蘖突变体dmt1的基因，其cDNA序列如SEQ IDNO:2所述。本发明还同时公开了水稻矮化多分蘖突变体dmt1基因在水稻育种中的应用：使水稻的株高变矮，叶型改变，分蘖数增加。

技术领域

本发明属于农业生物技术工程，具体涉及一种水稻矮化多分蘖基因DMT1及其在水稻育种中的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)作为常见的一种粮食作物，全世界50％以上的人口以水稻为主食，随着人口的不断增加、可耕地面积的逐渐减少和环境污染程度的恶化，人们对水稻产量及质量的要求也呈现出上升趋势。水稻矮化育种和推广杂交育种为标志的水稻绿色革命对世界性的粮食生产做出了巨大的贡献。水稻的株高是水稻重要的农艺性状之一，它直接影响水稻的株型和产量。分蘖是水稻与小麦等主要农作物的重要农艺性状之一，它直接影响农作物穗数的多少，从而影响单位面积的产量。一般认为，分蘖是水稻在生长发育过程中由主茎上形成的腋芽发育起来的一种特殊分枝。孟德旋等^[1]观察发现，当水稻在某叶处于组织分化后期时，其上位的风帽状幼叶叶缘的下方出现小突起即分蘖原基，经细胞分裂增殖，首先分化出分蘖鞘原基，继而分化出第一、二叶原基；当其第二叶原基分化出现时，分蘖原基已具备了芽的形态，经进一步进行细胞分裂增殖和分化，成为分蘖芽并继续分化发育，且在母茎叶鞘内伸长，最终抽出同位叶的叶鞘而成为分蘖，其构造及形态与主茎是基本相同的。有研究发现水稻内源激素CTK促进其分蘖芽萌发，是直接调控因子，IAA抑制分蘖芽萌发，是间接调控因子。

近来通过对豌豆、拟南芥和水稻多分枝突变体的研究，揭示出独角金内酯及其生物合成的前体，作为一类新发现的植物激素，在抑制植物侧生分支生长的过程中扮演着重要的角色。DWARF14(D14)抑制水稻分蘖的发生，日本学者证明其是独角金内酯依赖型的抑制侧枝生长途径中的一个新成员。d14突变体表现出侧枝增加、植株矮化的表型，这与之前鉴定到的独角金内酯合成缺陷型突变体d10以及独角金内酯不敏感型突变体d3的表型是类似的。d10-1d14-1双突变表型不能和d10-1、d14-1的表型区分，这与D10与D14处于同一条通路上的推测是一致的。但是和d10不同，d14多侧枝的表型不能被外源独角金内酯恢复。此外，与野生型相比d14突变体中积累了较高浓度的5-脱氧独角金醇(2'-epi-5-deoxystrigol)^[2]。通过对D14的图位克隆发现D14编码一个α/β折叠水解酶超家族的蛋白，研究表明这个家族的成员在植物激素的代谢和信号传导过程中起作用。由此推测D14可能作为激素信号传导途径的一个组分，也可能作为独角金内酯向活性形式转变的一个酶，在独角金内酯合成的下游起作用(Arite et al.,2009)。D88是影响水稻株型的基因^[3]，可能编码一个酯酶。d88突变体中，表皮下和茎秆髓腔周围的薄壁细胞层数没有发生变化，但薄壁细胞数量减少且变小，同时薄壁细胞伸长延缓导致植株矮化，另外维管束的发育也延缓导致茎秆变细。D88基因在水稻大部分组织中都表达，包括叶片、茎秆和根，在花中表达量很低，尤其在微管组织中的表达量特别高。D88的突变影响了分蘖形成相关基因的表达，包括HTD1,OSH1,D10等基因在d88突变体中的表达都显著上调。D88可能通过MAX/RMS/D通路行使功能，通过调节细胞生长和器官发育，最终影响水稻株型。

上文中涉及的参考文献如下：