[发明专利]水稻抽穗期基因DHD3功能以及应用

说明书

本发明公开了水稻抽穗期基因DHD3及其应用。所述抽穗期相关蛋白DHD3及其编码基因可以调控植物的穗长、每穗粒数、初级枝梗数以及次级枝梗数；将植物抽穗期基因相关蛋白的编码基因导入植物中可以使植物的穗长、每穗粒数、初级枝梗数以及次级枝梗数增加，可以通过杂交和转基因的方式来实现上述育种目的。本发明的植物抽穗期相关蛋白DHD3及其编码基因在培育抽穗期改变的转基因植物中具有实际意义。

技术领域

本发明涉及生物技术领域和植物育种领域，更具体涉及水稻抽穗期基因 DHD3功能以及应用。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一。水稻的产量与我国的粮食安全息息相关。随着人口的不断增加，耕种面积的逐渐减少，增加水稻的单位面积产量一直是育种工作者们的重要任务。水稻的产量受多种遗传因素、环境因素及其相互作用的影响。水稻开花期(又称抽穗期)是影响水稻产量的重要农艺性状之一，不同的水稻品种的抽穗期可以适应不同地区的光照气温条件，从而获得最佳的产量。水稻植株较晚抽穗可以使植株获得较长时间的营养生长积累，在生殖生长阶段获得更充足的养分发育出更大的稻穗及更多的单穗籽粒数，从而提高水稻的单位面积产量。因此，挖掘延迟水稻抽穗时间的基因，探究其作用机制及与环境因素的相互作用关系，并以此开发相应的生物技术，如转基因、分子标记辅助育种或基因编辑，对水稻品种进行改良，获得合适的抽穗期水稻新品种并提高单位面积的水稻产量，对于水稻育种及改良工作具有重要意义。

水稻作为一种短日照植物，其开花时间主要受到日照长度，即光周期的影响。现有报道的调控水稻抽穗期的基因大多与光周期有关。除光周期外，营养、温度、干旱、盐和激素等都对水稻的抽穗期有影响。短日照下， Hd1激活成花素基因 Hd3a的表达促进水稻开花。在长日照下，水稻中特有的转录因子 Ehd1促进 RFT1的表达，从而使水稻在较晚的时候也可以开花。低温和干旱等环境因子也可以通过ABF1、bZIP40、Ghd7抑制 Ehd1的表达从而抑制水稻的开花。

寻找更多与环境影响相关的抽穗期功能基因，解析其分子机制和与其他抽穗期基因的相互关系，完善抽穗期的调控网络，对于优化水稻抽穗期的品种培育及具有重要意义。 DHD3编码了一个热休克蛋白转录因子 (Heat shock transcription factor, HSF)。热休克蛋白 (Heat shock proteins, HSPs) 是广泛存在于生物体内的分子伴侣，在应激条件下维持或恢复蛋白质稳态。热休克转录因子 (Heat shock transcription factors,HSFs) 是一类通过结合启动子的热休克元件 (Heat shock element, HSEs) 来控制HSPs表达的转录因子。关于HSFs在植物中的作用已有很多报道，其中大部分与热胁迫、干旱、盐胁迫、冷等非生物胁迫有关。而关于HSFs与开花时间相关的报道较少，在拟南芥中仅有几篇HSFs与开花时间相关的报道。

发明内容

本发明人通过大规模的水稻转录因子过表达库的筛选，经过筛选从抽穗期表型中选取的了抽穗期相关蛋白（DHD3），并通过后续实验研究表明当过表达 DHD3时，可以延迟水稻的抽穗期，并显著增加稻穗的大小和单穗籽粒数，因而证明其可以调控水稻穗长、每穗粒数、初级枝梗数以次级枝梗数，最终完成本发明。到目前为止，还没有关于HSFs与水稻抽穗期有关的报道。

本发明首先提供DHD3蛋白或其编码基因在在植物育种中的应用，所述植物育种是下述任一个、两个、三个、四个或五个方面：