[发明专利]一个普通小麦分蘖芽伸长抑制基因TaRBG1的应用

说明书

本发明公开了一个普通小麦分蘖芽伸长抑制基因TaRBG1的应用。本发明提供的蛋白质，获自普通小麦，命名为TaRBG1蛋白，为序列表中序列1所示的蛋白质。编码TaRBG1蛋白的核酸分子也属于本发明的保护范围。本发明还保护TaRBG1蛋白的应用，通过诱变或者人工合成获得不同突变类型可在生产上进行应用。因此可将本发明所述基因选择植物宿主进行基因编辑，具有提高植物产量的能力。本发明在作物分子育种中有重大应用价值。

技术领域

本发明属于基因工程领域，公开了一个普通小麦分蘖芽伸长抑制基因TaRBG1的应用。

背景技术

小麦(Triticum aestivum L.,2n＝6x＝42,基因组AABBDD)是世界上种植面积最大、总产量和商品率最高的谷类作物，能为全世界1/3以上的人口提供粮食。随着全球人口的膨胀和耕地面积持续减少，保障食品供应安全是世界人民面临的重大挑战，全球气候变化导致的极端气候频发，环境恶化导致农业生产环境的变化，给脆弱的粮食供应体系带来更多危机。培育高产、广适、多抗作物新品种，对于作物安全高效绿色生产有着重要意义。新中国的小麦生产水平不断提升，小麦一直保持较高的科技贡献率，在目前产量达到一定水平后，如何进一步取得小麦生产重大突破，是所有科技工作者面临的新挑战。植物株型是“单位面积产量”的主要因素，株型是植物体地上部各组织的形态特性及其它们的三维立体结构，即在空间上的排布方式。植物地上株型由顶端、腋生、居间、次生和花序分生组织的布局与活动以及茎、叶、枝条和花序的后续发育所决定，株型与作物产量密切相关。增加作物产量的主要方法包括进一步优化植物株型、控制病虫害、水分和养分管理。植物株型对作物生长和产量至关重要。理想的植物株型不仅在空间上具有最佳的排列方式，以利于植株在捕获阳光、营养吸收利用及转运方面保持较高的效率，同时也能在复杂的环境变化当中，及时调整株型组成及排布，对潜在的各种风险及胁迫做出应答，从而使自身能够在瞬息万变的环境当中生存下来。面对全球人口增长、城市化和环境变化所带来的一系列挑战，改善植物株型可以为作物生产提供新的解决方案。

具有理想株型结构的农作物能够产生更高的谷物产量，第一次“绿色革命”中的矮秆和半矮秆基因是典型的株型基因。近几十年来，半矮秆等位基因发掘利用以及杂种优势的成功利用，大幅提高了作物产量。半矮秆基因SD1和Rht1的发现与应用大大提高了谷类作物抗倒伏性并且增加了分蘖数目，1960年至1998年期间，半矮秆品种的应用以及相关作物生产的改良使亚洲水稻产量几乎翻了一番。大刍草(Zea mays ssp.parviglumis)是一种来自中美洲高度分枝的草类，从大刍草驯化为玉米(Z.mays)的过程中，一个TEOSINTEBRANCHED1(TB1)基因的突变导致株型颠覆性变化。在驯化选择过程中，大刍草分枝大部分被消除，产生了具有末端雄性花序(穗状雄花)和通常一个侧生雌性花序(玉米穗)的单茎植物。控制玉米分枝减少及穗增大的主要基因是TB1，其同源基因在其他物种中保守存在，在株型等调控中也发挥重要作用。主要作物中株型基因的利用，育成了适合现代作物生产的作物品种，这些品种的应用，大幅提高了产量。

自理想株型的概念提出后，培育理想株型作物品种就成为科学家追求的目标。近年来，水稻株型基础研究取得重要突破，株型育种已经初见成效。相对于水稻，小麦株型调控基因以及株型调控机制研究相对薄弱，除了少数株高基因和tin等分蘖相关同源基因，发掘到的控制株高分蘖性状基因还很少。分子生物学、基因组学和基因组编辑领域的发展，为现代育种提供了丰富的基因资源和高效的育种手段。解析植物株型调控的机制不仅有助于解决植物科学中的基本问题，还将促进作物的分子设计育种，推进作物生产取得新突破。小麦族基因组序列信息的发布大大推进了小麦基因克隆，因此发掘克隆小麦株型调控相关基因，解析小麦株型调控机制，构建小麦的理想株型调控网络，对于小麦株型分子育种具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供来自普通小麦品种望水白的一个编码9个跨膜结构域和1个Armadillo-like fold结构域并且发挥抑制分蘖芽伸长基因TaRBG1的序列及其应用。

本发明的另一目的是提供几个TaRBG1的突变体。