[发明专利]水稻粒长基因GL10等位基因的应用

说明书

本发明公开水稻粒长基因GL10等位基因的应用，属于植物基因育种应用技术领域。本发明利用自然变异群体图位克隆了一个新的水稻粒长基因GL10，该基因作为一个正调控因子参与水稻粒型调控。利用CRISPR/Cas9技术敲除GL10将导制水稻籽粒明显变短；过量表达GL10将导致水稻籽粒的明显增长。利用自然变异等位基因特点开发出功能标记，可直接用于GL10的等位基因鉴定。本发明有助于更好地了解GL10的作用机制，GL10的克隆为进一步了解水稻粒型遗传调控网络奠定理论基础，自然变异等位基因在育种中有较大的应用价值。

技术领域

本发明属于植物基因育种应用技术领域，具体涉及水稻粒长基因GL10等位基因的应用。

背景技术

水稻粒型不仅是影响水稻产量的要素，还与稻米的外观品质密切相关，是决定稻米品质的重要因素。随着水稻全基因组序列的公布、高通量测序的迅速发展、全基因组关联分析技术及生物信息学分析技术的成熟，越来越多的水稻粒型基因被相继定位和克隆。其中已克隆参与水稻粒型调控的基因就超过110个以上，但大部分基因来自突变体材料，无法在育种生产中利用。利用自然变异群体定位的主效粒型基因有GW2、GL2/OsORF4、GS3、GL3.1、LGY3、GW5、TGW6、GW7/GL7、GW8和GS9等，这些基因的等位基因已在育种生产中广泛应用。目前对已克隆粒型基因参与粒型调控分子机制进行初步的探索，主要包括转录因子调控、MAPK途径、泛素途径、G蛋白途径以及植物激素水平调控粒型等。

MADS-box转录因子对植物生长发育起到至关重要的作用。这一家族不仅影响水稻花器官的形成，而且还影响种子的发育、开花时期、顶端分生组织分化、光周期反应和激素的调控等。其中，参与花器官形成的有OsMADS13、OsMADS3、OsMADS1、OsMADS5、OsMADS7、OsMADS8和OsMADS16；参与水稻种子发育的有OsMADS6、OsMADS29、OsMADS34、OsMADS87和OsMADS1。

定位克隆水稻粒型基因有助于丰富粒型调控分子机制网络，同时为水稻育种提供理论基础；自然变异的等位基因可有效在水稻分子设计育种中广泛利用，改良和培育新的水稻品种。这些研究对水稻基因功能研究和品种改良都具有重要的应用价值。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供水稻粒长基因GL10等位基因的应用。本发明发现来自于Lemont供体的等位基因缺失了GL10功能，导致水稻籽粒变短。进一步研究表明，该基因缺失会导致水稻籽粒变短，过量表达该基因会导致水稻籽粒变长。可以利用本发明接合自然变异等位基因对GL10基因进行定点改良水稻品种以提高水稻的产量。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供水稻粒长基因GL10等位基因的应用，所述等位基因包括等位基因GL10^HJX74，其核苷酸序列如RAP-DB(https://rapdb.dna.affrc.go.jp/)数据库登录号为：Os10g0536100的序列所示；和等位基因GL10^Lemont，其核苷酸序列如SEQ ID NO:3示；所述应用为如下应用中的任意一种或多种：

A.在调控水稻粒长中的应用；

B.在水稻粒形改良育种中的应用；

C.在培育转基因水稻中的应用。

GL10基因位于10号染色体上，基因座位号为Os10g0536100(RAP-DB登录号)，其全长基因组序列10448bp包括5′非翻译区(5′UTR)、7个外显子、6个内含子和3′非翻译区(3′UTR)(图2)。其cDNA全长702bp(SEQ ID NO:1)，编码234个氨基酸。GL10编码的蛋白质序列如SEQ ID NO:2所示。

所述的应用还包括与所述水稻粒长基因GL10等位基因相关的生物材料，所述生物材料为如下生物材料中的任意一种或多种组合：