[发明专利]提高水稻光合作用效率的基因用途

说明书

本发明涉及一个增加水稻光合作用效率的基因及其使用方法，属于作物遗传育种领域。本发明公开了一种提高水稻光合作用效率的基因用途：在水稻中过表达Os07g0101400基因，从而增加水稻叶片的光合作用效率，提高产量，在水稻高产育种中具有潜在的应用价值，Os07g0101400基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。

技术领域

本发明涉及一个增加水稻光合作用效率的基因及其使用方法，属于作物遗传育种领域。

背景技术

水稻是重要的粮食作物，高产育种是确保我国粮食安全和农业可持续发展的有效保障。水稻抽穗后，功能叶(剑叶、倒二叶、倒三叶)中光合同化物累积效率与高光效时期持续性对籽粒产量具有决定性的作用，研究表明水稻籽粒灌浆所需营养物质的60％～80％来自抽穗后功能叶片的光合作用。光合作用是利用叶绿体中的叶绿素(Chlorophyll)，在可见光照射下，将二氧化碳和水转化为有机物。研究表明，叶绿素含量在一定范围内与光合速率成正相关(Sarkar et al,1998)。叶片衰老过程中，光合速率下降正是由于叶绿素被降解所致，如果叶片能较长时间维持相对高的叶绿素含量，就有可能吸收更多光能，从而促进生物量的合成(Liu et al,2016)。如水稻SNU-SG1自然变异可显著提高叶绿素含量、光合速率、光转换效率，可以在灌浆期提高干物质的产量而实现水稻增产(Fu et al,2008；2011)。水稻深绿Gc突变体其叶片在整个生育期中叶绿素b含量和光合速率均显著上升，使植株的生物量和籽粒产量分别增加了17％和16％(Wang et al,2008)；水稻OsNAP基因编码一个NAC转录激活子，OsNAP直接靶调节叶绿素降解、衰老以及养分输送的相关基因，正向调控叶片衰老，抑制表达OsNAP基因的转基因水稻叶片的叶绿素含量相对增加、衰老延迟，且籽粒产量增加了6.3～10.3％(Liang et al,2014)。可见，充分发掘植物高光合效率的新基因，促进作物的光能高效利用，是增加水稻产量的有效手段途径之一。

Os07g0101400基因的序列在水稻数据库(https://www.ricedata.cn/gene/)已公布，但是该基因的功能未见任何报道，

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何有效提高水稻的光合作用效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可有效提高水稻光合作用基因及其使用方法：在水稻中过表达Os07g0101400基因，可有效增加水稻叶片的光合作用效率；该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。

本发明还同时提供了一种提高水稻叶片光合作用的方法：将Os07g0101400基因过表达载体转化水稻(日本晴)，获得转基因水稻植株，从而增加水稻叶片的光合作用效率。

本发明从水稻cDNA中PCR扩增了Os07g0101400基因(SEQ ID NO：1)，构建该基因的过表达载体，并利用农杆菌介导法，将该载体遗传转化到野生型水稻品种日本晴中，鉴定出两个过表达株系OE1与OE2，利用RT-qPCR证明这两个株系中Os07g0101400基因的表达量均显著高于野生型对照日本晴(图1)。这两个过表达株系叶片的叶绿素含量(图2)、光合效率(图3)都显著高于野生型对照日本晴，说明在水稻中增加Os07g0101400基因的表达水平，可有效提高水稻叶片的光合作用效率，从而提高产量，在水稻高产育种中具有潜在的应用价值。

本发明首次公开了Os07g0101400基因具有促进光合作用效率的作用。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为水稻Os07g0101400基因的表达量分析。

图2为水稻Os07g0101400基因过表达株系及其野生型对照的叶片光合色素含量。

图3为水稻Os07g0101400基因过表达株系及其野生型对照的叶片光合作用效率。