[发明专利]一种控制水稻千粒重的基因OsPK3及应用

说明书

本发明公开了一种控制水稻千粒重的基因OsPK3及应用，该基因的核苷酸序列为SEQ ID NO：2所示的核苷酸序列；或SEQ ID NO：2所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸，且能编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。本发明通过图位克隆的方法定位到了一个新基因OsPK3并利用CRISPR/Cas9系统对该基因OsPK3进行敲除后形成转基因突变株系，突变体植株与野生型相比，均表现出种子粒厚变小，千粒重显著降低，株高变矮，说明该基因是控制水稻千粒重的基因，可用于水稻高产、稳产育种。

技术领域

本发明属于基因工程及遗传育种技术领域，具体涉及一种控制水稻千粒重的基因OsPK3及应用。

背景技术

水稻是世界上最重要的三大粮食作物之一，是全球一半以上人口赖以生存的基本食粮。然而，随着人口的不断增长，耕地面积的急剧减少，粮食生产仍然面临着巨大压力，因此通过进一步提高水稻单位面积产量是解决这一问题的重要途径，对保证我国粮食安全、促进农业经济发展具有举足轻重的意义。有效穗数、每穗粒数和千粒重是构成水稻产量的三个基本要素。千粒重是由粒长、粒宽和粒厚共同决定的，而粒厚主要受到籽粒灌浆充实度的影响。长期以来，粒长、粒宽和粒厚一直是作物育种改良的重要目标，对产量和外观品质有很大的影响。因此，对于作为实现高产育种目标的重要组成因子之一千粒重相关功能基因的挖掘及其作用机理的研究，并将其应用于水稻等禾谷类作物高产品种的培育，具有重要的理论意义和生产应用潜力。

水稻重要产量相关性状基因的定位、克隆和功能分析，有助于水稻产量性状的分子遗传改良，提高水稻单产。在过去20年，随着DNA标记和基因组测序技术的快速发展，水稻粒重相关基因的定位和克隆取得了巨大的进展。这些被克隆的基因可以根据其突变体的表型分为2大类。第一类克隆的粒重基因主要通过调控籽粒形状包括粒长、粒宽来影响粒重，如：GW2、PGL1、PGL2、 GS3、GL3.1、qSW5/GW5、GS5、TGW6、GW6a、GL7/GW7和GW8/SPL16等，这些基因的突变会改变籽粒形状使千粒重发生改变。第二类克隆的粒重基因主要通过调控籽粒灌浆充实度来影响粒重，如GIF1、OsAGPase、OsBT1、OsSSIIIa、OsPho1等。这些粒重基因的克隆与功能分析为基于改良粒型，提高稻谷产量与品质的分子设计育种提供了越来越多的基础材料，但目前并未见基因OsPK3具有控制水稻千粒重功能的报道。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种控制水稻千粒重的基因 OsPK3及应用，该基因具有控制水稻千粒重的功能，能够用于水稻改良，提高其产量和品质。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种控制水稻千粒重的蛋白质OsPK3，该蛋白质的氨基酸序列为：

(1)SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列；或

(2)SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，且表达相同功能蛋白质的氨基酸序列。

一种编码上述蛋白质的基因OsPK3，该基因的核苷酸序列为：

(1)SEQ ID NO：2所示的核苷酸序列；或

(2)SEQ ID NO：2所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸，且能编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。

本发明还提供了包含控制水稻千粒重基因OsPK3的质粒。

本发明还提供了包含控制水稻千粒重基因OsPK3的植物表达载体。

本发明还提供了一种宿主细胞，该宿主细胞包括控制水稻千粒重基因 OsPK3，作为优选，该宿主细胞为大肠杆菌细胞或农杆菌细胞。

本发明提供控制水稻千粒重的基因OsPK3的用途，用于改良水稻千粒重、稻米品质和产量。