[发明专利]一种控制水稻谷粒产量、抽穗期和株高的多效性基因Ghd7的克隆及应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域。具体涉及一种控制水稻谷粒产量，抽穗期和株高的多效性基因Ghd7的克隆及应用。

背景技术

水稻谷粒产量是水稻生产最为关注的终极性状之一，它是每穗实粒数，有效穗数和千粒重的复合性状。每穗实粒数是每穗颖花数和结实率决定的。大量的研究表明，每穗颖花数由于具有较高遗传力，对产量贡献较大，很大程度上决定水稻产量而备受重视。抽穗期是很重要的生物学性状，直接决定水稻品种的生态适应性和季节适应性。而株高与生物学产量息息相关，与收获指数密切相关，影响产量的稳定性。因此，阐明每穗实粒数，抽穗期和株高的遗传基础和分子机理有利于改良水稻丰产性和稳产性。

抽穗期受基本营养基因和感光基因调控(Tanisaka et al.Jpn J Breeding，1997，442：657-668；Tsai，Rice genet Newslett，1985，2：77-78)。水稻品种的地域分布，籼粳稻分化也认为与抽穗期基因进化有关。因此，揭示抽穗期的遗传基础可以为水稻的进化研究提供线索，为选育不同生态型水稻品种提供理论指导。利用经典遗传学和分子遗传学手段，都证明了抽穗期是由少数质量性状基因和多个数量性状基因(QTL Quantitative Trait Loci)控制的。其中，水稻第7染色体的着丝粒附近的C1023-R1440区间的抽穗期QTL(该QTL在本发明中被命名为Ghd7)在籼粳交的群体(Li等，2003，Theor.Appl.Genet.108：141-153)，籼籼交群体(Xing等，2002，Theor.Appl.Genet.105：248-257)，粳粳交群体(Lin等，2003，Breeding Sci.53：51-59)和野栽群体(Thomson等，2003，Theor.Appl.Genet.107：479-493)等不同群体里检测到，但不同群体里的遗传效应差别很大。本实验室利用珍汕97/明恢63衍生的F_2∶3和重组自交系群体也多次检测到Ghd7区域检测到一个控制抽穗期的QTL，最高可以揭示抽穗期总变异的25％左右(Xing等，2001，Acta.Bot.Sin.43：721-726；Yu等，2002，Theor.Appl.Genet.104：619-625)。这些结果表明Ghd7基因可以在不同的遗传背景以及不同环境下都能稳定表达。多年的遗传学研究认为株高也是少数质量性状基因和多个QTL控制的。不同的群体(Li等，1996，Genetics，145：453-465；Li等，2003，Theor.Appl.Genet.108：141-153；Li等，2006，The New Phyto.170：185-193；Xiao等，1996，Theor Appl Genet，92：230-244)在Ghd7区间也发现存在影响株高的QTL，受环境影响。同时，也有群体在这个区间检测到影响谷粒产量性状的QTL(Brondani等，2002，Theor Appl Genet，104：1192-1203；Li等，1996，Genetics)。我们在同一地点不同年份的相同季节种植珍汕97/明恢63的F₂，RIL和“永久F₂”群体，在同一个组合衍生的不同世代群体里，均发现这个QTL能控制抽穗期，株高和每穗颖花数和产量(Yu等，1997，Proc.Natl.Acad.Sci.USA94：9226-9231；Xing等，2001，Acta.Bot.Sin.43：721-726；Yu等，2002，Theor.Appl.Genet.104：619-625；Xing等，2002，Theor.Appl.Genet.105：248-257；Hua等，2002，Genetics 162：1885-1895)。这是其他研究小组未报到过的。Ghd7同时影响每穗颖花数，抽穗期和株高，明恢63等位基因对3个性状表现增加表型值。因此，Ghd7对于水稻产量和品种适应性的改良具有巨大的应用潜力和前景，对Ghd7进行精细定位和克隆，为水稻的高产育种提供新的基因资源。