[发明专利]一种水稻株高株型调节基因OsUBR7的应用

说明书

本发明提供了一种水稻株高株型调节基因OsUBR7的应用。SEQ ID NO:1所示OsUBR7基因或SEQ ID NO:2所示OsUBR7蛋白在调节水稻株高株型中的应用。本发明利用CRISPR/Cas敲除水稻OsUBR7基因或编辑其表达调控区，可使突变体株高适度降低，但保持其单株稻谷产量。本发明研究表明OsUBR7基因能有效调节水稻株高株型发育，可成为水稻半矮化育种和株型改良的新基因资源，保持水稻遗传的多样性，提高水稻的生产潜力，实现对水稻株高的定向改良。

技术领域

本发明属于基因工程技术和作物品种改良技术领域。更具体地，涉及一种水稻株高株型调节基因OsUBR7的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是亚洲热带广泛种植的重要谷物，不仅是世界半数以上人口的主要农作物，还是单子叶植物遗传和基因组研究的模式生物。水稻产量不仅取决于单位面积穗数、粒重和每穗粒数，还受株高株型的影响。水稻半矮秆株型可减少倒伏，增加收获指数，是实现高产的重要农艺性状。株高是水稻品种的重要农艺性状之一，直接影响水稻品种的丰产潜力和抗倒伏性能。自上世纪60年代“绿色革命”开始以来，控制株高基因SD1被广泛应用于水稻半矮化育种，在提高水稻产量和抗倒伏方面取得了巨大成就。

近年来，随着科学技术的不断提高，越来越多的水稻株高调控基因被发现和定位。但是，新发现的株高调控基因往往带有产量或有效分蘖的副作用，不能应用于实际生产。在机理方面，目前报道的水稻矮化突变体大多与植物激素如赤霉素(GAs)、油菜素内酯(BRs)、独脚金内酯(SLs)等相关，而SD1也是GA相关基因。“绿色革命”基因SD1的广泛应用，也存在遗传资源单一的脆弱性，因此挖掘和鉴定出更多的新的能够控制水稻株高的基因，揭示其株高发育分子调控机理，不仅能增强对植物株型建成的理解，指导生产育种实现对水稻株高的定向改良，而且能够保证水稻半矮化育种遗传资源的多样性，具有重大的理论和应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述问题的缺陷和不足，提供一种水稻株高株型调节基因OsUBR7的应用，作为具有调节水稻株型高以及具有育种价值的新基因资源。

本发明的第一个目的是提供OsUBR7基因或OsUBR7蛋白的应用。

本发明的第二个目的是提供一种利用基因改造水稻株高株型的育种方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

本发明基于CRISPR/Cas9基因编辑的水稻基因敲除突变体库中发现一个粳稻品种日本晴的半矮化突变体。经过对靶点处DNA序列测序发现：该突变体是Os06g0529800基因第一外显子发生单碱基A插入而移码突变，导致该基因功能缺失的隐性突变体。Os06g0529800基因编码一个真核生物中保守的E3泛素连接酶(UBIQUITIN PROTEIN LIGASE E3COMPONENT N-RECOGNIN 7，简称OsUBR7)。所述OsUBR7基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，其编码蛋白OsUBR7的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

本发明研究显示，通过构建包含整个2293bp启动子区、5901bp ORF区和1228bp终止子区序列的OsUBR7功能互补载体，转化半矮秆突变体osubr7，证实互补转化体能恢复到野生型株高。此外，还研究发现，CRISPR/Cas9敲除粳稻品种台中65(T65)的该基因获得的突变系osubr7-T65，在株高降低的情况下保持单株产量不变。进一步通过CRISPR/Cas9对籼稻品种黄华占的OsUBR7启动子区的包含多个保守元件的靶点进行编辑突变，获得突变体，从而微调OsUBR7基因的表达量，从中筛选出株高微降的株系。表明OsUBR7基因能有效调节水稻株高株型发育，可通过调控OsUBR7基因的表达量或其蛋白活性与调节水稻株高株型发育。

因此，本发明提供所述OsUBR7基因、OsUBR7蛋白在调节水稻株高株型、改变水稻株高的植物育种、水稻半矮秆育种、构建半矮化突变体的转基因植物或制备调节水稻株高株型制剂中的应用。