[发明专利]控制水稻散穗基因PAC1及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种来源于普通野生稻的调控水稻穗型的基因PAC1及其蛋白，以及在水稻穗型调控中的应用。

背景技术

水稻是重要的粮食作物，我国杂交水稻在生产上的成功应用大幅度提高了水稻产量，为我国和世界粮食生产的安全做出了巨大贡献。然而，杂交水稻的制种成本，尤其是杂交种的产量较低的现状，是进一步提高水稻杂种优势经济效益的限制因子之一。

野生稻中虽然有高产、抗病等基因，但是不利基因的含量也较高，难于直接利用。目前已从野生稻中定位到高产、抗病、抗虫、耐旱、耐冷等有利于水稻品种改良的基因。同时筛选出携带控制株型等基因、表型优良的野生稻渗入系材料，拓宽了水稻种质资源。水稻株型影响产量，最好的先例是著名的半矮秆基因sd-1在生产上的利用解决了水稻倒伏难题，从而使水稻单产大幅度提高。穗型是理想株型的重要内容，理想的穗型能显著提高水稻产量。

野生稻(O.rufipogon Griff)驯化为栽培稻(O.sativa L)的过程中，许多形态和生理性状发生深刻的改变。其中，生殖方式由野生稻的异花授粉转变成栽培稻的自花授粉，这一转变是由于水稻穗形态和颖花结构的改变引起的。栽培稻与其祖先野生稻相比，穗型由松散变紧凑，花药变小，柱头外露率降低。这些性状降低了花粉散发以及柱头接收花粉的能力，从而降低了异花授粉的几率。然而，这些有利于异花授粉的性状可以用来改良恢复系和不育系，从而提高杂交水稻的制种产量。因此控制这些性状的相关基因的遗传及分子机理研究一直是水稻遗传育种的热点。相关基因的克隆具有重要的应用价值和经济效益。

野生稻散穗表型有利于花粉散布，而且遗传基础比较简单。然而，到目前为止，尚未有控制这些性状的基因克隆的报道。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种来源于水稻的PAC1(Panicle Architecture Control 1)蛋白的新用途。

本发明所提供的新用途为来源于水稻的PAC1蛋白在调控水稻穗型性状中的应用，具体为由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质在调控水稻穗型性状中的应用。PAC1蛋白在水稻中高表达，水稻穗型为散穗。

本发明的另一个目的是提供一种培育具有散穗性状转基因水稻的方法。该方法包括如下步骤：将由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因导入目的水稻中，得到表达所述编码基因的转基因水稻，所述转基因水稻与所述目的水稻相比穗型松散。

所述蛋白质的编码基因(PAC1)的编码区序列为序列表中序列1。

其中，序列1由1251个核苷酸组成；序列2由416个氨基酸组成。

所述蛋白质的编码基因PAC1通过含有所述编码基因PAC1的重组表达载体导入所述目的水稻中。

所述重组表达载体为将所述编码基因PAC1插入植物超表达载体中，得到的表达所述编码基因PAC1的重组载体。

所述重组表达载体中启动所述编码基因PAC1转录的启动子可为Ubi组成型启动子。

在本发明的一个实施例中，所述重组表达载体具体为将所述编码基因PAC1插入植物表达载体pCAMBIA1301的多克隆位点Kpn I和Spe I之间，得到表达所述编码基因PAC1的重组载体(pCAMBIA1301-PAC1)。

通常情况下，所述目的水稻为穗型紧凑的水稻，如栽培稻中花17。

本发明的另一个目的是提供一种蛋白质，名称为PAC1(Panicle Architecture Control1)，来源于水稻，为下述1)或2)：

1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

2)将序列表中序列2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加，且具有调控水稻穗型功能的由1)衍生的蛋白质。

编码上述PAC1蛋白的基因(PAC1基因)也属于本发明的保护范围。

所述PAC1基因为如下1)或2)的DNA分子：

1)编码序列是序列表中序列1的DNA分子；

2)在严格条件下与上述1)所限定的DNA分子杂交，且编码所述PAC1蛋白的DNA分子。

实验证明，由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质能够使水稻穗型变得松散，利于提高异交结实率，进而提高杂交水稻制种产量。

附图说明