[发明专利]PME基因家族在调控水稻开花时间中的应用

说明书

本发明公开了PME基因家族在调控水稻开花时间中的应用，属于基因工程和分子育种领域。所述PME基因家族的基因编码的蛋白含有果胶甲基酯酶结构域。所述PME基因家族的基因包括PME40和PME42；抑制或者降低所述的PME基因家族的基因或其表达的蛋白的表达或活性，促使水稻提前开花；过表达所述的PME基因家族的基因或其表达的蛋白的表达或者活性，使水稻延迟开花。本发明通过控制果胶甲基酯酶活性可用于培育不同开花时间的水稻品种，解决籼粳杂交花时不遇问题，提高杂交制种产量，降低杂交种子价格。

技术领域

本发明涉及基因工程和分子育种领域，特别是涉及PME基因家族在调控水稻开花时间中的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要粮食作物之一，大约有一半人口以稻米为主粮。

杂交育种是提高水稻产量的有效途径，籼稻亚种内杂交水稻可以比常规水稻提高10-20％的产量，但是，过去的杂交水稻主要是利用籼稻品种间的杂交，并且由于亲本遗传多样性的限制，产量已经达到了天花板。籼粳亚种间的杂交具有更强的杂种优势，可以在亚种内杂交的基础上增产30％的产量。随着多个水稻籼粳杂种不育基因的克隆，亚种间杂交成为了可能。2006-2015年间，在中国有31个籼粳杂交稻通过品种审定。在一天中，一般籼稻开花时间较早，粳稻开花时间较晚，籼粳杂交一般使用粳稻作为不育系，而籼稻作为恢复系，由于籼粳亲本的开花时间不同严重降低了异交授粉和产量，提高了杂交种子的成本，这已经成为籼粳杂交水稻发展的主要制约因素。因此，挖掘影响水稻花时基因，将具有的不同花时特性的基因运用到杂交制种中，将可以提高杂交制产量，从而降低制种成本。

水稻是自花授粉作物，因此在长期进化过程中形成了有利于自花授粉而不利于异花授粉的特性，但杂交水稻制种要求不育系要有更多有利于异花授粉的特性。水稻在生长的过程中往往受到遗传因素和环境因素的影响，不同水稻品种可能具有不同的开花时间，影响水稻花时的因素有自身遗传因素和外界环境因素，主要包括浆片膨大、植物激素、雄蕊、温度、湿度及光照等。

浆片由大量的薄壁细胞和少量的维管束组成。浆片细胞内可溶性糖含量增加导致细胞渗透压提高，可能是浆片吸水的重要动力。细胞壁具有重要的支撑作用，同时也规定了细胞的形态，给细胞提供膨压。水稻浆片膨大，可以通过增加细胞的渗透压和降低细胞壁的膨胀压进行调整。

植物细胞壁是由多种多糖和蛋白质组成的复杂而特殊的结构，主要由纤维素，半纤维素和果胶组成，果胶是植物初生细胞壁中的主要多糖，果胶经过高尔基体合成和加工后，以高度甲基酯化的形式分泌到细胞壁，然后由果胶甲基酯酶(PMEs)去甲基酯化，果胶甲基酯酶在空间上受果胶甲基酯酶抑制剂(PMEIs)的调控，两者相互作用影响植物的成长发育。OsPME编码果胶甲基酯酶，果胶甲基酯酶影响细胞壁的甲基酯化程度，而细胞壁的甲酯化程度影响细胞的大小，细胞壁的软硬程度，进而影响植物生长发育。但是目前还没有相关果胶甲基酯酶(PMEs)与作物开花花时相关的报道。

发明内容

本发明的目的是提供PME基因家族在调控水稻开花时间中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，该基因家族与水稻开花时间相关，通过实验验证通过调控PME基因家族的基因表达可以明显影响水稻的开花时间。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供PME基因家族在调控水稻开花时间中的应用，所述PME基因家族的基因编码的蛋白含有果胶甲基酯酶结构域。

优选的是，所述PME基因家族的基因包括PME40和PME42；其中，所述PME40的核苷酸序列如SEQ ID NO：3所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示；所述PME42的核苷酸序列如SEQ ID NO：4所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。

SEQ ID NO：1如下：