[发明专利]OsChls2基因在调控水稻叶绿素含量中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及到一个位于水稻第2染色体上控制叶绿素含量的基因OsChls2的克隆与应用。 

背景技术

绿色组织是植物进行光合作用的主要场所，其光合效率的提高对作物产量意义重大。理论上作物产量潜力可根据公式Y=0.487*St*εi*εc*εp计算(Monteith,1977)。研究发现，现代水稻品种合理密植后对光合有效辐射的拦截效率εi高达80-90%，收获指数εp也已达到50-60%，两者进一步提升的空间均十分有限。因总太阳辐射能St在一定地理位置和生长季节是固定的，上式中唯一可用来大幅提高产量的是光能利用效率εc(Horton,2000;Zhu et al2008;2010)。C3植物最大光能利用效率理论上可达4.6%，但田间观测的水稻等作物最大光能利用率往往仅为理论值的1/3，平均光能利用率仅为0.5%。叶绿素具有收集和传递光能的作用，反应中心的特殊叶绿素a分子还可以将光能转化为化学能。研究表明，在作物育种实践中可通过天线叶绿素含量的优化来提高光合效率。 

叶绿素含量的遗传基础比较复杂，受多个基因调控，是典型的数量性状。利用分子标记遗传连锁图谱及分离群体可以定位到控制该性状的QTLs，与此同时，还可通过关联分析对控制该性状的基因进行定位。关联分析是一种以连锁不平衡为基础和前提，通过鉴定自然群体内各性状与分子标记或候选基因相关性的分析方法，可鉴定控制生物特定性状的基因区段（QTL）（Gupta et al2005；Rafalski2010）。与传统QTL定位方法相比，关联分析的优点主要体现在：（1）关联分析在精细定位方面更加直接和方便，其作图精度更高（Buckler et al 2002）；（2）关联分析能同时检测到多个等位基因，并有可能鉴定出最优等位基因；（3）由于关联分析使用的是自然存在的种质资源群体，因此不需要利用多年时间来构建作图群体（Meuwissen et al2000；Flint-Garcia et al2003；Whitt et al2003；Flint-Garcia et al2005）。 

通常关联分析有两种策略，包括全基因组关联分析（Genome-Wide Association Study，GWAS）和候选基因关联分析（Candidate Gene Association Study）（Aranzana et al2005；Cockram et al2010；Huang et al2010）。但是无论是何种策略，基本包括以下4个步骤：（1）选择具有高度遗传多样性的种质材料；（2）群体结构分析来避免假阳性关联；（3）对无 数特定的目标性状进行多点、多年、多重复的准确考察（Flint-Garcia et al2003；Wilson et al2004）；（4）在分析了种质材料的群体结构、标记间LD水平和目标性状的表型数据后，即可运用关联分析软件（如TASSEL或ANOVA）进行关联分析（Wu et al2001）。 

本发明采用新一代测序技术对533份水稻核心种质完成了重测序，建立了全基因组关联分析平台，并对种质叶绿素含量进行了系统考察，进一步通过全基因组关联分析(GWAS)检测到具极显著效应的位点。本发明采用关联分析的策略发掘控制叶绿素含量自然变异主效基因OsChls2，然后在自然群体中挑选部分材料进行了重测序验证，发现在自然群体中存在5种单倍型，选择其中一个单倍型的等位基因作为转化片段，对其进行超量表达，发现该等位基因能显著降低水稻叶绿素含量。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，从水稻中分离克隆一个控制叶绿素含量基因的完整编码区段DNA片段，并对该基因进行了超量表达研究，发现该基因能极显著降低水稻叶绿素含量，显然该基因在调控水稻叶绿素含量中具有重要育种价值。申请人将该基因命名为OsChls2。 

本发明的目的还包括OsChls2基因在调控水稻叶绿素含量中的应用。 

未达到上述目的，在本发明中，申请人通过高通量测序技术对533份核心种质进行了测序，根据测序结果将材料分为不同的亚群。然后通过对ind及aus亚群进行OsChls2全基因组的深度测序，并对叶绿素含量性状进行了分析，转化试验表明超量表达的家系叶绿素含量出现了下降。 

本发明分离克隆的OsChls2（在本说明书中有时候表述为hap2）主效基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO：2所示，其等位基因hap1的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。