[发明专利]一种水稻小穗发育调控蛋白、其编码基因MS1及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体的说，涉及一种水稻小穗发育调控蛋白、其编 码基因MS1(MALFORMEDSPIKELET1)及应用。

背景技术

水稻(OryzasativaL.)是世界上重要的粮食作物，也是单子叶植物的模式植物。 与双子叶模式植物相比，水稻花序具有禾本科植物独有的结构单元--小穗，深入研究水稻 生殖发育过程，不仅有助于深入理解水稻小穗或小花的形成机制，而且对丰富植物发育生 物学知识和提高水稻产量和品质都具有非常重要的意义。随着耕地面积的不断减少，提高 水稻产量乃当务之急。稻谷籽粒形状不仅是影响水稻产量的重要指标之一，也是影响稻米 的外观品质和加工品质的重要因素。随着分子标记和分子生物学的发展，人们逐渐克隆了 一些控制粒型的基因，并开始分析粒型的分子遗传机理。目前，国内外已被报道并克隆的粒 型基因有GS2、GW2、GW8、GL7/GW7、GLW7和DSG1等。GW2和GW8主要通过影响颖壳横向细胞数目 的多少来控制粒宽；GLW7和DSG1主要通过影响颖壳细胞的长度来控制谷粒的大小；GS2和 GL7同时控制颖壳细胞的大小和数目，从而影响其产量。因此，利用已克隆的颖壳发育相关 基因，可实现稻米产量和相关品质的遗传改良。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能影响水稻小穗特有颖壳发育和籽粒大小 的小穗发育调控蛋白质及其编码基因，以及由此获得的重组载体、转化体，和调控禾本科植 物小穗发育的方法及应用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种水稻发育调控蛋白，如(A)或(B)所示的 序列：

(A)SeqIDNo：2或图10所示的氨基酸序列，其属于一类MADS-box转录因子；

(B)在(A)所限定的氨基酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或几个氨基酸且 具有调控水稻小穗发育功能的由(A)衍生的蛋白质。

本发明还提供了一种编码上述蛋白质的基因。

进一步地，所述基因，如(a)或(b)所示的序列：

(a)SEQIDNo：1或图8所示的核苷酸序列；

(b)在(a)所限定的核苷酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或几个核苷酸而 生成的可编码具有相同功能的蛋白质的突变基因、等位基因或衍生物。

进一步地，所述基因的编码框序列如(a)或(b)所示的序列：

(a)SEQIDNO：3或图9所示的核苷酸序列；

(b)在(a)所限定的核苷酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或多个核苷酸而 生成的可编码具有相同功能的蛋白质的序列。

本发明还提供了一种含有上述基因的重组载体，载体为pCAMBIA1301，该载体可以 有效地表达由上述基因编码的蛋白质或其同源类似物。

本发明还提供了一种含有上述基因的转化体，该转化体的宿主细胞为大肠杆菌细 胞、农杆菌细胞或植物细胞。

本发明还提供了一种调控禾本科植物小穗发育的方法，包括用上述基因转化禾本 科植物细胞，再将转化后的禾本科植物细胞培育成植株。

本发明还提供了上述蛋白、基因、重组载体或转化体在改良禾本科植物产量、品质 中的应用。

进一步地，上述基因通过转基因或分子标记辅助选择育种方法来改良禾本科植物 产量、品质。

进一步地，所述禾本科植物为水稻。

实现本发明的具体技术步骤如下：

一、突变体ms1的分离和遗传分析：

本发明的水稻小穗颖壳和籽粒异常突变体ms1来自粳稻品种中花11(Japonica) EMS(EthylMethylSulfonate)诱变产生的突变。通过与野生型的正反交实验，证明该突变 体受隐性单基因控制，如图1和图4所示。

二、突变体ms1与野生型小穗颖壳和籽粒的比较：

突变体ms1小穗的副护颖和护颖伸长，在大小和结构上类似于外稃或者内稃(图1、 图2和图3所示)。

突变体ms1花序二次枝梗上的籽粒的粒长和千粒重显著降低(如图4所示)。

三、MS1基因的图位克隆：