[发明专利]一种调控水稻植株株高的方法

说明书

本发明属于基因工程技术领域，具体公开了一种调控水稻植株株高的方法，是将编码SEQ ID NO：2所示ptd1蛋白中第56位和/或76位和/或第102位和/或116位半胱氨酸的密码子定点突变为非半胱氨酸密码子，得到改造后的基因；将改造后的基因与启动子连接后转入正常株高的水稻植株，筛选获得与正常株高的水稻植株相比，株高发生变化的植株。本发明利用基因工程手段表达突变型PTD1基因或定点突变了保守半胱氨酸密码子的ptd1基因进行分子育种，在调节植物株高、植物理想株型的建成上具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，更具体地，涉及一种调控水稻植株株高的方法。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，如何提高水稻的产量一直是人们研究的重点，株高是影响作物产量的一个重要性状。上世纪50年代初，基于基因渗入的半矮秆育种使得栽培农作物如小麦和水稻的产量有了巨大的提升。为了进一步提高水稻产量，育种家提出了理想株型育种，虽然针对不同稻作区有不同的理想株型模式，但普遍要求有适当的株高，而不是单纯的矮杆或半矮杆。因此，研究并揭示水稻株高发育的分子机理对植物株型建成的基础研究和指导生产育种具有重要的理论和实践意义。

水稻株高由复杂的基因调控网络控制。根据目前的报道，株高主要受激素如赤霉素（Gibberellin，GA）、油菜素内酯（Brassinosteroid，BR）、独脚金内酯（Strigolactone，SL）等相关途径和极性生长素运输（Polar Auxin Transport）的调控，其中GA和BR相关途径研究最为深入。多数矮化突变体的产生都是由于这两种植物激素的生物合成或响应途径的缺陷；随着GA受体GID1（GA-INSENSITIVE DWARF1）、GID2（GA-INSENSITIVE DWARF 2）和DELLA等关键蛋白的相继鉴定，GA控制植物株型建成的信号途径得以阐明。

在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，已克隆数个与BR信号响应和传导相关的基因。如 BRI1（Brassinosteroid-Insensitive 1），编码一个定位在质膜的LRR受体激酶（Receptor-like kinase, RLK）；BAK1（Bri1-associated Receptor Kinase 1）则可与BRI1产生互作；通过筛选及研究BR信号途径的突变体，人们还鉴定了BRI1下游的抑制因子BKI1(BRI1 Kinase Inhibitor 1)，BIN2（BR-Insensitive 2），BES1（Bri1-EMS-Suppressor 1）以及BZR1（Brassinazole Resistant 1）。

此外，近年来鉴定了一种新的植物激素SL，其主要功能是调控植物茎的分枝，同时也控制株高发育。人们通过对水稻 htd（high tillering dwarf）、D10、D14、D3及D53等矮化突变体的深入研究，逐步揭示了SL调控侧枝及株高发育的分子机制。

综上所述，GA、BR和SL等植物激素调控植物株高发育的分子机制已日渐明晰，然而，其他影响株高发育的因素仍需进一步探究。

发明内容

本发明揭示了一种控制植物株高的新的分子机制，并提供两种培育水稻矮化植株的方法。一种方法通过转基因表达突变型PTD1基因或定点突变了保守半胱氨酸密码子的ptd1基因实现矮化，另一种方法利用基因组靶向编辑内源的野生型ptd1基因实现矮化。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：