本發(fā)明屬于農(nóng)作物育種，涉及水稻基因oslg4用于調(diào)控水稻粒型的用途及其突變體。

背景技術(shù)：

1、作為主糧作物，水稻(oryza?sativa?l.)養(yǎng)育了世界上超過一半的人口。為了滿足全球不斷增長的人口帶來的不斷增長的糧食需求，增加水稻產(chǎn)量成為解決這一需求的重要手段。盡管近幾十年來，水稻的全球產(chǎn)量大幅增加，但主要是由于農(nóng)業(yè)技術(shù)的改進以及化肥和殺蟲劑的使用增加造成的。這些手段對環(huán)境會帶來不利影響，必須減少使用，并且實施替代的環(huán)保戰(zhàn)略。目前，考慮到預測的人口數(shù)量增加、耕地減少和氣候變化，水稻產(chǎn)量的遺傳改良仍然不足。為了應對未來的人口增長帶來的增加的糧食需求，必須在未來培育出具有更高產(chǎn)量潛力的新型水稻品種，一種策略是尋找決定水稻粒型大小和粒重的新型優(yōu)異基因。

2、水稻產(chǎn)量主要取決于水稻穗數(shù)、每穗粒數(shù)和粒重。水稻粒型是水稻粒重的主要決定因素，由谷粒長度、寬度和厚度構(gòu)成。水稻谷粒長度和寬度由穎殼中的細胞數(shù)量和細胞長度決定，而厚度主要受谷粒填充過程影響。然而，現(xiàn)有的水稻粒型和粒重是在水稻進化過程中建立的最適宜的粒型和粒重，進而提高后代的適應性和存活率，有比較窄的進化范圍。其中水稻粒型是一個由多個基因和因素決定的復雜數(shù)量性狀，自現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開始以來一直是研究和育種的焦點。

3、水稻粒型是水稻馴化中的重要性狀，現(xiàn)在已成為人工育種的重要選育目標。目前有關(guān)水稻粒型調(diào)控基因方面的研究還不能讓這些基因構(gòu)成一個水稻粒型的調(diào)控網(wǎng)絡。因此，挖掘和研究更多的水稻粒型調(diào)控基因，有助于進一步了解水稻如何調(diào)控粒型，進而改善水稻外觀和產(chǎn)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的首要目的是提供水稻基因oslg4用于調(diào)控水稻粒型的用途，以能夠更好地用于水稻粒型的調(diào)控。

2、為實現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實施方案中，本發(fā)明提供水稻基因oslg4(loc_os04g42770)用于調(diào)控水稻粒型的用途，其中所述的水稻基因oslg4的編碼序列如seq?idno.1所示，其編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸序列如seq?id?no.2所示。

3、本發(fā)明的第二個目的是提供一種改造的水稻基因oslg4，以能夠顯著增加水稻的粒長、千粒重和產(chǎn)量。

4、為實現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實施方案中，本發(fā)明提供一種改造的水稻基因oslg4，所述的改造的水稻基因oslg4的編碼序列如seq?id?no.3或seq?id?no.4所示。

5、本發(fā)明的第三個目的是提供一種含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株的構(gòu)建方法，以能夠構(gòu)建得到含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株，該水稻改造植株能夠顯著增加水稻的粒長、千粒重和產(chǎn)量。

6、為實現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實施方案中，本發(fā)明提供一種含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株的構(gòu)建方法，所述的構(gòu)建方法基于crispr/cas9基因編輯的原理，將攜帶有表達cas9蛋白的基因和攜帶有sgrna的表達載體轉(zhuǎn)入水稻原始植株，經(jīng)過篩選和培養(yǎng)后獲得含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株。

7、本發(fā)明通過使用crispr/cas9基因編輯載體，使水稻基因oslg4發(fā)生移碼突變，從而使編碼的seq?id?no.2的蛋白質(zhì)序列提前停止翻譯，導致seq?id?no.2的蛋白功能缺失。

8、優(yōu)選地，上述表達載體的構(gòu)建可包括：篩選和設計oslg4基因編輯靶點序列、擴增水稻osu6a啟動子、構(gòu)建基因編輯表達盒，經(jīng)過片段和載體酶切、t4-dna連接、轉(zhuǎn)化大腸桿菌dh5α感受態(tài)細胞、單克隆菌落pcr鑒定及載體測序等步驟，獲得oslg4基因的crispr/cas9基因編輯載體。

9、優(yōu)選地，上述水稻改造植株的獲得可包括：利用農(nóng)桿菌介導法，將上述構(gòu)建的oslg4基因的crispr/cas9基因編輯載體直接轉(zhuǎn)化粳稻中花11的愈傷組織/細胞，經(jīng)潮霉素篩選、抗性愈傷分化和生根培養(yǎng)等步驟，獲得oslg4基因編輯載體陽性植株。采集每一個陽性植株的葉片，通過ctab法分離單株水稻基因組，經(jīng)過pcr、瓊脂糖凝膠電泳、回收目的片段及測序分析等流程以鑒定獲取的oslg4基因編輯的陽性植株是否符合改造要求。將符合要求的oslg4基因編輯植株移栽大田，待水稻成熟期對水稻粒長、千粒重和產(chǎn)量進行分析和統(tǒng)計，展示oslg4基因編輯植株的粒長、千粒重和產(chǎn)量性狀與野生型粳稻中花11比較的變化。

10、在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株的構(gòu)建方法，其中所述的sgrna的靶標序列如seq?id?no.5或seq?idno.6所示。

11、在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株的構(gòu)建方法，其中所述的表達載體含有潮霉素抗性基因和/或卡那霉素抗性基因。

12、在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株的構(gòu)建方法，其中所述的表達載體通過農(nóng)桿菌介導法轉(zhuǎn)化所述的水稻原始植株。

13、在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株的構(gòu)建方法，其中所述的水稻原始植株為粳稻中花11。

14、在一種優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供一種含有如上所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株的構(gòu)建方法，其中所述的篩選和培養(yǎng)包括愈傷誘導、農(nóng)桿菌活化及侵染、共培養(yǎng)、抗性愈傷篩選和分化、生根培養(yǎng)、陽性植株鑒定、煉苗和移栽大田。

15、本發(fā)明的第四個目的是提供如上所述的改造的水稻基因oslg4用于調(diào)控水稻粒型和/或產(chǎn)量的用途。

16、為實現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實施方案中，本發(fā)明提供如上所述的改造的水稻基因oslg4用于調(diào)控水稻粒型和/或產(chǎn)量的用途。

17、本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了水稻基因oslg4可調(diào)控水稻粒型的新用途，所構(gòu)建的含有本發(fā)明的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株能夠顯著增加水稻谷粒的粒長和產(chǎn)量性狀，這樣的水稻粒型和產(chǎn)量的改良為水稻育種提供了新的基因資源。

18、本發(fā)明的改造的水稻基因oslg4及含有其的水稻改造植株對研究水稻粒型和產(chǎn)量調(diào)控通路具有重要意義，為合理和適當?shù)睦胦slg4基因培育大粒型和高產(chǎn)型的水稻品種提供了一種全新的育種方案，具有十分廣闊的應用前景。

技術(shù)特征：

1.水稻基因oslg4用于調(diào)控水稻粒型的用途，其中所述的水稻基因oslg4的編碼序列如seq?id?no.1所示，其編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸序列如seq?id?no.2所示。

2.一種改造的水稻基因oslg4，其特征在于：所述的改造的水稻基因oslg4的編碼序列如seq?id?no.3或者seq?id?no.4所示。

3.一種含有權(quán)利要求2所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株的構(gòu)建方法，其特征在于：所述的構(gòu)建方法基于crispr/cas9基因編輯的原理，將攜帶有表達cas9蛋白的基因和攜帶有sgrna的表達載體轉(zhuǎn)入水稻原始植株，經(jīng)過篩選和培養(yǎng)后獲得含有權(quán)利要求2所述的改造的水稻基因oslg4的水稻改造植株。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)建方法，其特征在于：所述的sgrna的靶標序列如seq?idno.5或seq?id?no.6所示。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)建方法，其特征在于：所述的表達載體含有潮霉素抗性基因和/或卡那霉素抗性基因。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的建構(gòu)方法，其特征在于：所述的表達載體通過農(nóng)桿菌介導法轉(zhuǎn)化所述的水稻原始植株。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的建構(gòu)方法，其特征在于：所述的水稻原始植株為粳稻中花11。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)建方法，其特征在于：所述的篩選和培養(yǎng)包括愈傷誘導、農(nóng)桿菌活化及侵染、共培養(yǎng)、抗性愈傷篩選和分化、生根培養(yǎng)、陽性植株鑒定、煉苗和移栽大田。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改造的水稻基因oslg4用于調(diào)控水稻粒型和/或產(chǎn)量的用途。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于農(nóng)作物育種技術(shù)領(lǐng)域，涉及水稻基因OsLG4用于調(diào)控水稻粒型的用途及其突變體。所述的水稻基因OsLG4的編碼序列如SEQ?ID?NO.1所示，其編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸序列如SEQ?ID?NO.2所示。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了水稻基因OsLG4可調(diào)控水稻粒型的新用途，所構(gòu)建的含有本發(fā)明的改造的水稻基因OsLG4的水稻改造植株能夠顯著增加水稻谷粒的粒長和產(chǎn)量性狀，這樣的水稻粒型和產(chǎn)量的改良為水稻育種提供了新的基因資源。

技術(shù)研發(fā)人員：杜強,曹光宇,李相敢,肖建會,宋桂宣
受保護的技術(shù)使用者：禾生創(chuàng)源（北京）生物技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23