[发明专利]一种与水稻株型和叶形性状相关的蛋白PALS1及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程和生物技术领域，具体涉及一个位于水稻第7染色体长臂上控制水稻株型和叶形的多效基因PALS1（Plant Architecture and Leaf Shape 1）的克隆及应用。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，在解决全人类食物安全上发挥着不可替代的作用。在过去六十多年中，由于绿色革命和杂种优势的利用，水稻产量实现了两次大飞跃。但是，由于世界人口的持续增加，粮食安全始终是世界各国政府关心的头等大事。所以，培育良种、继续提高单产就显得尤为迫切，而理想株型育种被认为是促成水稻产量第三次飞跃的重要策略。理想株型是株高、分蘖数、穗粒数等性状的有机组合，促使水稻获得最大的生物产量和经济产量。国际水稻研究所等研究机构认为水稻理想株型具有植株高度适中、分蘖少、穗粒数多、茎秆粗壮等特征。

株高是重要的农艺性状，也是影响水稻株型的重要因子之一。上世纪60年代广泛推广的矮化品种大幅提高了产量，被称为是水稻的“第一次绿色革命”。随着水稻绿色革命基因SD1被克隆，近年来发现了大量参与株高的调控基因，涉及到赤霉素、油菜素内酯、细胞分裂素、生长素的合成和降解途径（Sasaki et al., 2002; Zhou et al., 2013）。单株分蘖数也是水稻产量构成的重要因素之一，穗数的多少在很大程度上取决于分蘖数的多少。在控制水稻分蘖基因的克隆方面，至今已经发现了大量的数量性状位点，大部分是初步定位，只有少部分被克隆。MOC1基因的克隆是水稻分蘖机理研究领域取得的最重要进展之一（Li et al., 2003）。叶片作为光合作用的主要器官，在水稻产量形成中发挥着关键性作用。适当的叶面积可以形成良好的光合群体，为实现水稻高产提供能量。因此，水稻叶形改良也是株型改良的重要目标。

现有研究进展发现，水稻株高与分蘖数存在一定的相关性，调控这两个性状的很多基因存在于相同的信号通路上，而关于株高、分蘖数和叶形三者相互关系的研究还未见报道。因此，本领域有必要寻找同时控制这三种性状的基因，探寻相互间的调控机制，从而为水稻理想株型育种挖掘基因资源。

主要参考文献：

Sasaki A, Ashikari M, Ueguchi-Tanaka M, Itoh H, et al. Green revolution: a mutant gibberellins-synthesis gene in rice. Nature 2002, 416:701-702.

Zhou F, Lin Q, Zhu L, Ren Y, et al. D14-SCFD3-dependent degradation of D53 regulates strigolactone signaling. Nature 2013, 504:406-410.

Li X, Li J, et al. Control of tillering in rice. Nature 2003, 422:618-621.

Ma X, Cheng Z, Wu F, Jin M et al. BEAK LIKE SPIKELET1 is required for lateral development of lemma and palea in rice, Plant Mol Biol Rep 2013, 31:98–108.

Wu Z, Zhang X, He B, et al. A chlorophyll-deficient rice mutant with impaired chlorophyllide esterification in chlorophyll biosynthesis. Plant Physiol 2007, 145:29-40。

发明内容

针对上述研究背景，本发明目的在于分离克隆同时调控水稻株高、分蘖和叶形相关基因PALS1（大写斜体表示，下同），该基因的表达量能够显著影响水稻株高、分蘖数、叶宽和叶长，表明该基因可应用在水稻株型和叶形的分子育种中。

本发明提供的技术方案是：一种调控水稻株高、分蘖数和叶形相关基因PALS1编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示。