[发明专利]一种调控水稻抽穗期的方法

说明书

本申请涉及一种调控水稻抽穗期的等位变异ARG1^ind及其应用。本申请还涉及调控水稻抽穗期的方法，包括将ARG1^ind引入到水稻材料中。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种调控水稻抽穗期的方法。

背景技术

抽穗期是指水稻从播种到抽穗(开花)所经历的时间，是决定作物生长季节及地区适应性的重要农艺性状，对产量和品质有着重要的影响。水稻是典型的短日照植物，在长日照条件下也可以抽穗，但表现出明显的延迟。在高纬度地区(例如亚洲东北部)，早抽穗和对光周期不敏感的特性，保证了水稻能在寒冷天气来临之前种子发育成熟。因此，为满足日益增长的人口对粮食的需求，寻找使抽穗期提前的关键基因，并阐明其遗传基础和分子机理，对培育广适性水稻品种具有重要的理论和实践意义。

水稻的抽穗期受到品种感光性、感温性和基本营养生长情况的影响，因此遗传机制复杂。经典遗传学和分子遗传学都证明抽穗期是由少数质量性状基因和多个数量性状基因(QTL，Quantitative Trait Locus)控制的。到目前为止，已经克隆得到一些水稻抽穗期的数量性状基因，如Hd1、Ehd1、Ghd8和DTH2等。精细定位水稻抽穗期QTL最好的办法就是构建染色体片段置换系(CSSL)或近等基因系(NIL)，使目标QTL位点之外的绝大部分背景保持一致，使该位点表现为典型的孟德尔遗传，即数量性状质量化。但此过程极其复杂，因而抽穗期相关基因的克隆进展缓慢。

ABC转运器(ATP-binding cassette transporter)在低等生物及高等动植物中广泛存在，参与了金属离子、氨基酸、维生素、多糖和脂类等底物的跨膜运输(Rea,2007；Reeset al.,2009)。典型的ABC转运器包括跨膜结构域(transmembrane membrane domain,TMD)和核苷酸结合结构域(nucleotide binding domain,NDB)(Verrier et al.,2008)。根据NBD结构域的氨基酸序列特征，植物中的ABC转运器属于ABCI亚家族。近期对水稻中ABCI亚家族成员ARG1(albino reverse green 1)的研究发现，ARG1定位于叶绿体，调控了叶绿体中钴和镍的离子平衡以及光合作用。研究发现ARG1存在籼型等位变异ARG1^ind和粳型等位变异ARG1^tej，该等位变异导致籼稻、粳稻中钴的积累量及光合能力的差异(Li et al.,2020)。但上述差异是否影响了籼稻与粳稻的其他生命过程，仍有待于继续研究。

发明内容

本申请的发明人发现，ABC转运器基因ARG1参与水稻抽穗期调控。具体而言，本申请的发明人发现，ARG1通过影响开花途径基因如Se5、Ehd1、Hd3a、Hd1等的表达调控水稻抽穗期。

已有的抽穗期相关基因多是利用正向遗传学克隆获得的。即利用抽穗期不同的材料构建群体，通过基因定位获得目的基因，工作量大，花费的时间长。且常规QTL定位获得的目的基因需要获得近等基因系(NIL)或染色体代换系(CSSL)，消除植株的背景差异后，才能验证基因的功能。

本申请通过反向遗传学的方法，基于籼型ARG1^ind和粳型ARG1^jap的功能差异，将籼型ARG1^ind和粳型ARG1^jap转入arg1突变体(背景为粳稻日本晴)，统计转基因材料的抽穗期，从而确定籼型等位变异ARG1^ind可使水稻的抽穗期提前，工作量少，过程简单，时间短。

本文中，ARG1^jap与ARG1^tej含义相同，均代表水稻ARG1基因的粳型等位变异。

本申请提供了一种调控水稻抽穗期的方法，包括将ARG1^ind引入到水稻材料中。