[发明专利]一种水稻粒型调控基因qGL4.1及其应用

说明书

本发明公开了一种水稻粒型调控基因qGL4.1及其应用，涉及基因工程技术领域，该基因名称为qGL4.1，具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。利用CRISPR/Cas9技术敲除基因qGL4.1显著降低粒长和粒重；过量表达基因qGL4.1显著增加粒长和粒重。该基因作为一个正调控因子参与水稻粒型调控，为水稻的产量和品质遗传改良提供新的基因资源。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及一种水稻粒型调控基因qGL4.1及其应用。

背景技术

水稻是最重要的粮食作物之一，提高水稻的产量和品质具有重要的经济和现实意义。水稻谷粒大小(粒型)由粒长、粒宽、粒厚三个子性状控制，直接决定粒重，是重要的产量性状和外观品质性状。水稻粒型是受多个数量性状位点控制的复杂性状。近年来，随着遗传作图、基因组测序和功能基因组研究的发展，大量控制水稻谷粒大小的数量性状位点(Quantitative Trait Loci，QTL)被克隆，包括GW2、GS2/GL2、GS3、GL3.1、OsLG3b/LGY3、TGW3/GL3.3、GW5、GW7/GL7、GW8和GS9等。这些基因通过多种方式调控水稻粒型，如植物激素、G蛋白信号传导、蛋白酶体降解途径和转录调控等。我们还需要进一步挖掘更多的粒型基因，并研究粒型基因的相互关系，完善其分子调控网络，这样才能更好的理解水稻籽粒发育的生物学基础，并指导水稻产量和外观品质的遗传改良。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一个调控水稻粒长和粒重的新基因qGL4.1及其应用，该基因具有正调控水稻粒长和粒重的功能。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供一种水稻粒型调控基因qGL4.1，该基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，包括启动子、5’UTR、外显子、内含子、3’UTR，其编码的蛋白序列如SEQ ID NO.2所示，来源籼稻9311型。序列表SEQ ID NO.3显示的是本发明分离克隆的来源Cypress型的qGL4.1等位基因DNA序列，包括启动子、5’UTR、外显子、内含子、3’UTR，其编码的氨基酸序列为SEQ ID NO.4所示。

本发明提供一种上述水稻粒型调控基因qGL4.1在调节水稻粒型中的应用。

进一步改进在于，所述水稻粒型包括水稻粒长和粒重。

进一步改进在于，所述基因qGL4.1表达对水稻粒长和粒重起正调控作用，当在水稻中敲除基因qGL4.1使水稻粒型变短粒重降低，当在水稻中过量表达基因qGL4.1使水稻粒型变长粒重增加。

本发明提供一种上述水稻粒型调控基因的编码蛋白，该编码蛋白具有如SEQ IDNO.2所示的氨基酸序列。

本发明提供一种超量表达载体，所述超量表达载体为通过在pU1301载体上转入上述水稻粒型调控基因获得，具体为pU1301-qGL4.1超量表达载体。

本发明提供一种上述超量表达载体的构建方法，根据pU1301载体设计带有限制性核酸内切酶BamHⅠ和KpnⅠ接头的特异引物，以水稻品种9311的DNA为模板，进行PCR扩增，扩增产物采用Gibson连接法连接到超量表达载体pU1301，获得重组载体pU1301-qGL4.1。

进一步改进在于，所述特异引物序列如下：

正：5'-TTACGAACGATAGCCGGTACCCAGGCCTGATCATGGAGGAG-3'；

反：5'-CATGATCTTTGTAATCGGATCCCTTCTCACCATGTGATGTCTG-3'。

本发明将上述pU1301-qGL4.1超量表达载体通过农杆菌介导的水稻遗传转化体系导入到水稻品种日本晴中，经过诱导、继代、侵染、共培养、筛选、分化、生根、练苗、移栽，筛选出植株种子显著增大的植株，即为转基因的植株。