[发明专利]一种水稻穗顶退化相关蛋白激酶及其编码基因

说明书

本发明公开了一种水稻穗顶退化相关蛋白，该OsCIPK31蛋白，其已知功能为一种调控逆境应答的蛋白激酶；本发明还公开了编码该相关蛋白的基因，以及它们在控制水稻穗顶退化性状上的用途。本发明为研究水稻穗顶退化的机理并最终解决穗顶退化问题提供了一种新的途径；尤其本发明涉及的穗顶退化突变体和克隆的基因均来源于籼稻，可用于减轻籼稻因穗顶退化造成的减产损失，提高籼稻的产量；本发明穗顶退化性状由单隐性基因控制，转基因或杂交后代鉴定和选择比较简单，便于在育种中应用。

技术领域

本发明属于水稻基因工程领域，具体涉及一种水稻穗顶退化相关蛋白激酶，以及该蛋白激酶的编码基因，还涉及该蛋白的新用途。

背景技术

穗顶退化是指水稻在孕穗期穗发育过程顶部颖花发育停滞，逐渐衰退的现象。穗顶部退化现象在水稻品种中时有发生，发生时穗顶部颖花及一次枝梗顶部颖花呈现发育停滞，过度衰退。这就造成穗子大小和穗粒数大幅度下降，导致单穗实粒数降低，严重影响水稻的总产量。该现象易受穗分化期间温度、湿度等环境条件的影响，造成表型鉴定困难或不稳定，因而增加了研究难度。目前引起该现象的机制还不清楚，是水稻生产中亟待解决的问题。

选育抗穗顶退化品种是控制水稻穗顶退化最经济有效的方法，但是由于对水稻穗退化的致病机理尚不清楚，且关于控制穗顶退化性状基因的报道极少，以及水稻穗顶退化抗源材料少，选育抗穗顶退化品种比较困难。目前关于穗顶退化的基因的报道主要集中在QTL位点：在第1、10和11染色体上发现了3个关于开花前水稻穗基部小花败育的主效QTL(Yamagishi J等.Theoretical and Applied Genetics，2004，109(8)：1555-1561)；调控花序结构内枝梗及穗长度相关基因SP1(Li S等.The Plant Journal，2009，58(4)：592-605)；在第1，2，4，7和9号染色体上发现5个穗顶退化QTL位点，其中第9染色体的ds-9位点对水稻穗顶退化的效应相对较大(徐华山等。作物学报，2007，33(6)：979-986)；位于第3号染色体的QTL同位于第9染色体的QTL之间存在上位性互作(Tan C等.Plant Breeding，2011，130：177-184)。另外关于穗顶退化图位克隆的基因不多：spd-hp73(任三娟等。浙江大学学报，2013，39(3)：267-273)。上述所报道的控制水稻穗顶退化性状多数为多基因控制的数量性状，且获得克隆的基因很少，限制了水稻穗顶退化难题的解决。

OsCIPK31是类钙调神经磷酸酶B亚基互作蛋白激酶基因，是一类介导钙信号的典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。在水稻萌发和幼苗生长过程中，通过调节逆境应答基因参与逆境响应(Hai-long Piao等.Molecules and Cells，2010，30(1)：19-27)。经检索，没有发现有关OsCIPK31在水稻穗部发育尤其是穗顶部退化方面的作用的报道。

发明内容

本发明人在对籼稻品种宜香1B进行EMS(甲基磺酸乙酯)诱变时，意外发现一个籼稻背景的穗顶退化突变体材料，命名为paa1019，经研究发现该水稻穗顶退化性状由单隐性基因控制，而且进一步研究发现，野生型的正常基因发生点突变后会导致水稻穗顶部颖花发生退化衰退现象。本发明是在上述意外发现的基础上完成的。

本发明目的在于提供一种水稻穗顶退化相关蛋白。

本发明另一目的在于提供编码上述相关蛋白的基因。

本发明第三目的OsCIPK31蛋白在控制水稻穗顶退化性状上的应用。

本发明第四目的OsCIPK31基因在控制水稻穗顶退化性状上的应用。

本发明第五目的在于提供含有OsCIPK31基因的表达载体。

本发明第六目的在于提供用于敲除OsCIPK31基因的靶标序列。

本发明第七目的在于提供一种水稻穗顶退化基因。