[发明专利]水稻抽穗期基因DTH6‑1及其应用

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6染色体短臂上控制抽穗期的基因DTH6-1及其应用。

背景技术

现代农业在很大程度上依赖于作物最大区域适应性和优产高产的育种。作物培育一个主要的限制因素是其抽穗期，抽穗期主要通过光照和温度严格调节。水稻抽穗期受感光性、感温性和基本营养生长性的影响，三者相互作用决定了水稻品种的地区和季节适应性。抽穗期长短、水稻基因间互作及基因和环境间的互作使抽穗期的遗传行为十分复杂。水稻复杂性状遗传学基础的分类，不仅对水稻发展的基础研究方面有很大的影响，对水稻育种也有实际的价值。抽穗期性状成为水稻高产育种过程中关注的焦点。

随着分子生物学的迅速发展和水稻抽穗期研究的深入，目前已克隆了24个水稻抽穗期基因(郭梁等,2012)，其中10个为QTL，4个为突变基因，10个为应用反向遗传学方法确认了功能的同源基因，这些抽穗期基因中多数参与光周期调控途径(Komiya et al.,2009)。

光周期敏感位点Hd3与水稻开花、抽穗期和成熟有关，但效应较小，属微效QTL，定位于水稻第6染色体上RFLP标记R1952～C1032之间，并与R2749、R1962、R2967和C764等4个标记共分离(Yamamoto et al.,1997)。进一步发现Hd3位点实际上是由Hd3a和Hd3b两个子位点构成，这两个位点都具有加性效应：在短日照下，来自Kasalath的Hd3a位点的等位基因会促进抽穗；而在长日照或大田里，来自Kasalath的Hd3b位点的等位基因会延迟抽穗。Hd3a与分子标记B174共分离，而Hd3b与分子标记R1952共分离，两者的遗传距离约为1.6cM(Monna,et al.,2002)。

Hd3a cDNA全长847bp，包含有4个外显子，编码一个由178个氨基酸组成的蛋白产物。序列分析表明：Kasalath和日本晴等位基因在编码区内有一个单碱基同义替换和一个2碱基替换，在日本晴是脯氨酸编码子，在Kasalath是天门冬氨酸编码子，从而引起该蛋白羧基端的氨基酸改变。但这两种等位基因均具有功能，只是Kasalath中Hd3a等位基因促进抽穗的功能更强。

Hd3a是一个与拟南芥中促进开花的FLOWERING LOCUS T(FT)基因高度相似的基因，该基因在从长日照转变为短日照时诱导表达。根据表达分析，在短日条件下，Hd3a转录本的水平直接影响水稻的抽穗期，并且Kasalath等位基因表达的mRNA比日本晴等位基因表达要早，表达水平也较高(Kojima et al.,2002)。

与拟南芥中FT基因受控于CO基因类似，水稻中Hd3a对抽穗的促进作用也受控于Hd1，Hd1的功能性等位基因能上调Hd3a的mRNA，在调节水稻抽穗的遗传网络中，Hd3a在Hd1的下游起作用。Hd1和Hd3a在短日照下被诱导，其转录水平随昼夜节律而变化(Kojima et al.,2002)。Hd3a表达的抑制是导致水稻在低温和长日照条件下迟抽穗的原因(Luan et al.,2009)。

长日照条件下，Ghd8通过调节Ehd1、RFT1和Hd3a延迟水稻开花，但短日照条件下促进水稻开花。Ghd8能够上调控制水稻分蘖和侧枝发生的基因MOC1的表达，从而增加水稻的分蘖数、一级枝梗和二级枝梗数(Yan et al.2011)。