[发明专利]一种与水稻籽粒长宽比相关的基因ETOL3及其应用

说明书

本发明公开了一种与水稻籽粒长宽比相关的基因OsETOL3及其应用，该基因的编码区核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示。本发明的基因影响水稻籽粒长宽比。利用基因编辑技术编辑基因OsETOL3，编辑家系可显著降低水稻籽粒长宽比。OsETOL3基因今后可以作为一个影响水稻籽粒大小的基因应用于水稻育种工作中，具有巨大的开发价值和应用前景。

技术领域

本发明属于农业生物工程技术领域，涉及一种与水稻籽粒长宽比相关的基因ETOL3及其应用。本发明还涉及该基因编码的多肽序列，以及通过基因编辑技术降低水稻品种籽粒长宽比的方法。

背景技术

水稻是我国重要的粮食作物，也是保证我国粮食安全的重要作物。由于水稻籽粒大小变化范围广，籽粒长宽比的大小直接决定了水稻籽粒的整体大小，并影响产量，因此改变品种的籽粒长宽比可有效影响籽粒大小，并可能影响稻米产量。

水稻籽粒长宽比是一个复杂的数量性状，前期研究者从突变体入手，利用图位克隆等方法克隆到影响水稻籽粒长宽比的基因，例如OsGRF1(Yang et al.,2021)，OsGRX8(Hao etal.,2021)等，突变体的发现为水稻遗传改良提供了更多的选择。但水稻亚群多样，遗传多样性高，研究者通过双亲本QTL定位等方法克隆到多个籽粒长宽比相关基因，例如OsAUX3(Qiao et al.,2021)等。随着基因编辑的普及，研究者通过编辑基因使得籽粒长宽比发生变化，例如GWD1(Wang et al.,2021)等。这些基因的克隆为水稻育种提供了可用的基因资源。双亲本QTL定位检测的单倍型有限，而利用自然变异群体有助于分析基因的不同单倍型，利用单倍型对应的表型差异达到预测基因功能的目的，可以达到快速定位基因的作用。

在水稻其他性状上，例如粒长等，利用粳稻自然变异群体进行基因单倍型分析已经显示出明显优势(Si et al.,2016)，但在粳稻自然变异群体对长宽比的研究较少。对粳稻自然变异群体中影响长宽比的基因的认知还十分有限。

ETOL家族基因是一类含有SKP1/BTB/POZ结构域的基因，主要参与到乙烯生物合成等途径。拟南芥和水稻中均有关于ETOL类基因功能的报道。水稻中有三个ETOL基因，其中ETOL1基因与耐旱和耐淹水有关，其突变体在耐旱处理恢复后具有更好的结实率和生物量，但在淹水条件下生长较慢，而ETOL2和ETOL3不具有耐旱相关功能(Du et al.,2014)。但具体的基因功能暂时未知，因此我们对于ETOL类基因特别是ETOL3对于水稻籽粒长宽比的影响的认识还非常有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与水稻籽粒长宽比相关的水稻ETOL3基因及其编码的蛋白和在调控水稻籽粒长宽比中的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种水稻ETOL3基因，本发明通过对群体的ETOL3基因以及启动子变异检测，发现了该基因与水稻籽粒长宽比相关，并利用基因编辑构建转基因植株，验证了敲除ETOL3基因可以降低籽粒的长宽比。该基因具有如下(1)或(2)所述的核苷酸序列：

(1)如SEQ ID NO:3所示的编码区核苷酸序列；

(2)与如SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列具有90％以上的同源性，且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。

该基因还具有如SEQ ID NO:2所示的基因组核苷酸序列。

上述水稻ETOL3基因编码的蛋白也属于本发明的保护范围。该蛋白具有如下(a)或(b)所示的氨基酸残基序列：

(a)如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列；

(b)将如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列经过一个或若干个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加衍生得到的具有相同功能的氨基酸序列。