[发明专利]一种提前水稻生育期及提高产量的方法

说明书

本发明属于水稻基因工程领域，本发明涉及一种提前水稻生育期及提高产量的方法。本发明研究显示对OsHsfC2a基因进行突变降低/阻断表达后，明显缩短了水稻长短日照下的生育期，可以将OsHsfC2a基因作为水稻遗传育种的一个有效的靶点。另外本发明利用CRISPR/Cas9系统获得的突变体与利用化学、物理诱变获得的突变体相比目的性更强，对基因组的损伤小，可规避转基因带来的可能风险；与未进行突变的野生型相比，突变CasHsfC2a植株抽穗时间在长短日照下减少4‑7天，每穗总粒数增加，结实率没有下降，植株生长状态没有影响。

技术领域

本发明属于水稻基因工程领域，涉及一种提前水稻生育期及提高产量的方法，具体是一种利用突变OsHsfC2a提前水稻生育期及提高产量的方法。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)作为世界重要的粮食作物及功能研究的单子叶模式植物。当前，全球人口数量增加，耕地面积急剧减少，环境污染严重，极端气候频发，粮食的供需变得不平衡(Gupta PK,Rustgi S and Kumar N(2006).Genetic and molecular basisof grain size and grain number and its relevance to grain productivity inhigher plants.Genome 49(6):565-571.)。抽穗期是影响水稻区域适应性和产量的关键农艺性状，其受到外界环境和水稻开花基因的共同调控。从目前的研究来看，调控植物开花的途径虽然有很多，但影响水稻抽穗的两个最重要的环境因素是光照和温度。其中光照主要从光周期和光质两个方面影响水稻抽穗。光周期(即日照长短)是植物开花转变和开花时间的主要环境决定因素，植物可以感知日照时间的长短，对不同的日照时间作出不同反应来调控植物开花时间。1920年，Garner和Allard发现植物可以响应光周期的变化，并将植物划分为长日照植物、短日照植物和日中性植物。长日照植物和短日照植物在对应的日照条件下开花更快，日中性植物不受光周期的影响(Garner W W,Allard H A.Effect of therelative length of day and night and other factors of the environment ongrowth and reproduction in PLANTS1.J Agric Res,1920,18:553-606.)。植物只有在一定的光周期范围内才能完成从营养生长到生殖生长的转变。水稻是典型的短日照植物，在短日照条件下开花较早，在长日照条件下开花较晚。

由于纬度的高低导致的温度变化也对水稻的生育期有明显的影响，不同纬度各类型晚稻均能安全成熟，但是随着纬度的升高，水稻的拔节、抽穗、成熟期均相应推迟。有研究表明，纬度每降低1°，粳稻在江西地区的播种至拔节期天数减少近一天，抽穗至成熟期天数减少0.72天，全生育期减少1.66天(陈波,2017.江西双季晚稻不同类型品种综合生产力及其形成特征[D].)。

在以往的研究中，已经报道了许多控制水稻抽穗期的主效基因，如Hd3a和RFT1(Komiya R,Yokoi S and Shimamoto K,2009.A gene network for long-day floweringactivates RFT1 encoding a mobile flowering signal in rice.Development,136(20):3443-3450；Komiya R,Ikegami A,Tamaki S,Yokoi S and Shimamoto K,2008.Hd3aand RFT1 are essential for flowering in rice.Development,135(4):767-774.)。但这些主效基因表达量的改变通常都会造成水稻抽穗期的巨大变化，并很大影响产量。因此很难用于现代水稻品种的微调改良。小效应基因对抽穗期的影响较弱，因此在水稻现代育种中更适合用于水稻品种的区域适应性微调。