[发明专利]水稻抽穗期促进基因Hd3a-G及其编码蛋白和应用

说明书

水稻抽穗期促进基因Hd3a‑G及其编码蛋白和应用，涉及基因工程领域，尤其涉及一种水稻抽穗期促进基因Hd3a‑G及其编码蛋白和应用。是要解决现有采用植物生长调节剂促进水稻抽穗对水稻造成不良影响的问题。该基因的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO：1所示。其编码蛋白的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO：2所示。基因Hd3a‑G能促进水稻抽穗，提前抽穗10天以上。基因Hd3a‑G能显著提高下游基因OsMADS14的表达，Hd3a‑G可与蛋白GF14b互作，且其互作强度比Hd3a‑C与GF14b互作强度高。进化分析显示Hd3a‑G在水稻向高纬度地区扩张过程受到选择。本发明用于水稻抽穗期性状的改良。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，尤其涉及一种水稻抽穗期促进基因Hd3a-G及其编码蛋白和应用。

背景技术

抽穗期是水稻的一种重要的农艺性状，它影响水稻的区域适应性和产量。水稻抽穗困难会导致水稻的收益下降，减少水稻的收成。

目前，常采用植物生长调节剂促进水稻抽穗，如赤霉酸等。主要通过叶片、嫩枝、花、种子或果实进入植株体内，然后传导到生长活跃的部位起作用。该药能促进细胞伸长，引起茎秆伸长和植株增高，解除种子和块茎的休眠，并促进萌发，改变雌雄花比率，影响开花时间，减少花果脱落。但使用植物生长调节剂会对水稻造成不良的影响，如喷施浓度过大，会导致穗下节间过长而折断等等。

水稻倾向于在短日照开花，当日照长度低于临界日长时，成花素Hd3a和RFT1整合上游调控网络传递的光周期信号并进入顶端分生组织来诱导成花转变，从而使水稻进入生殖生长阶段。Hd3a可以与14-3-3蛋白及OsFD1形成成花素激活复合物(FAC)。FAC能够激活类AP1/FRUITFULL(FUL)的MADS家族基因的表达，如OsMADS14和OsMADS15，进一步决定顶端分生组织的分化特征。挖掘新的基因，解析其在水稻生长发育过程中的功能，为采用生物学的手段解决水稻抽穗问题，具有重要的理论指导意义和实际应用价值。

发明内容

本发明是要解决现有采用植物生长调节剂促进水稻抽穗对水稻造成不良影响的问题，提供水稻抽穗期促进基因Hd3a-G及其编码蛋白和应用。

本发明提供北方优良抽穗促进基因Hd3a-G，该基因的核苷酸序列如序列表中SEQID NO：1所示。

本发明提供北方优良抽穗促进基因Hd3a-G的编码蛋白，其氨基酸序列如序列表SEQ ID NO：2所示。

本发明还提供基因Hd3a-G在促进水稻抽穗中的应用。

本发明进一步提供基因Hd3a-G在高纬度地区水稻品种鉴定中的应用。

进一步的，所述鉴定方法为：如果序列表中SEQ ID NO：1所示的基因Hd3a-G序列中，第435位核苷酸位点为G，则待测水稻品种为提前抽穗水稻品种。

本发明的有益效果：

本发明利用全基因组关联分析(GWAS)的方法鉴定出北方优良抽穗促进基因Hd3a-G，Hd3a-G是Hd3a的新等位基因，它能够在高纬度地区促进水稻提前抽穗10天以上。本发明首次发现Hd3a-G等位基因在北方能够显著促进水稻抽穗。

本发明通过定点突变技术，利用遗传转化手段将东北栽培品种东农415中的Hd3a-C突变为Hd3a-G。发现pHd3a-G转基因单株能够在长日照条件显著提早开花。进一步通过qRT-PCR发现Hd3a-G能够显著提高下游基因OsMADS14的表达。酵母双杂交实验表明Hd3a-G可以与GF14b(一种14-3-3蛋白)互作，解释了Hd3a-G通过FAC复合物发挥作用。

本发明通过构建GWAS检测到的抽穗期基因(Hd3a，Hd17，Ghd7，Ghd7.1)的单倍型并分析各基因的等位基因组合效应，发现Hd3-G在这些等位基因组合的效应中发挥促进水稻抽穗的重要作用。