[发明专利]OsERF2基因调控水稻籽粒大小的应用

说明书

本发明公开了一个水稻ERF家族成员OsERF2调控水稻籽粒大小和千粒重的方法，包括OsOsERF2基因表达沉默与过量表达载体的构建步骤与转基因植株的获得步骤。本发明所述OsERF2过表达或基因沉默影响水稻籽粒大小与千粒重。通过转基因技术创建所述OsERF2基因沉默和基因过表达的转基因水稻，获得的转基因植株具有能影响籽粒大小，因而，该基因是水稻粒型性状的一个新调控因子，在提高水稻种子大小和产量上具有重要应用价值和经济效益。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种调控水稻对籽粒大小的基因及其在水稻产量遗传改良中的应用。

背景技术

水稻经过长期的自然选择和人工驯化，形成了适应不同地域栽培的优良品种。栽培稻主要分为粳稻与籼稻两个亚种，在粒型、穗型、株型等方面有很大差异。典型的籼稻籽粒为长粒型，典型的粳稻籽粒为短、圆型。水稻粒形性状主要包括粒长、粒宽、粒厚、粒重和长宽比等，是构成水稻产量和外观品质的重要指标，对提高产量、精米商品价值和市场竞争力具有重要作用,因此，水稻籽粒的大小是影响产量和品质的重要因素。

籽粒形状和千粒重是受多基因控制的数量性状，在不同种质资源中存在的不同等位基因是造成表型差异的内在原因。经过多年的努力，科学家成功克隆和鉴定了多个控制水稻粒长与千粒重的关键基因，并深入研究了其分子机理及在水稻遗传改良中的作用。如GLW7编码转录因子OsSPL13，通过增加细胞大小而使籽粒变大，同时还能增加穗长、一级枝梗和二级枝梗数目以及每穗粒数，最终增加水稻产量。GS5编码一个丝氨酸羧肽酶，正向调控水稻籽粒大小。水稻BIG GRAIN1基因通过调控生长素的极性运输调节籽粒大小，该基因过表达植株的籽粒变大、千粒重增加；GS3基因控制水稻籽粒大小，几乎所有的优良粳稻品种都带有完整的GS3蛋白，表现为中等粒型，优良长粒型籼稻品种的GS3蛋白无功能，通过对该基因的导入和替换，能有效地改变水稻品种的粒型，表明GS3对水稻的产量和品质有重要的决定作用，是粒型的变异和演化的主要决定因子之一；水稻细胞色素P450基因OsCYP78A13 过表达使籽粒显著变大；GW2编码一个环型E3 泛素连接酶，负调节细胞的分裂，激活颖花外壳细胞的分裂，从而增加颖花外壳的宽度，提高灌浆速率，胚乳的大小增加，最终增加谷壳的宽度、粒重以及产量; GW8基因的等位变异，使籽粒变为细长型，可明显提高稻米品质，但导致水稻产量损失14%。

乙烯应答因子（ERF）含有一个保守的ERF 结构域的转录因子，水稻中有170多个ERF基因，调控抗逆和生长发育等过程。水稻OsDREB1A、OsDREB1G和OsDREB2B超表达能提高转基因水稻对非生物胁迫的耐性。OsERF71、OsERF3、CRL5和shb等ERF成员调控水稻根系形态的建成。我们最近研究发现OsERF2基因过表达负调控水稻籽粒大小与千粒重，而该基因沉默能调高水稻籽粒大小与千粒重。因此，通过生物技术利用OsERF2培育籽粒大小与千粒重改良的水稻材料具有重要的现实意义。

发明内容

本发明人创建水稻OsERF2基因沉默或过表达的转基因水稻，农艺性状表型分析发现OsERF2基因沉默能提高水稻籽粒大小与千粒重，而该基因过表达则降低水稻籽粒大小与千粒重，表明OsERF2能调控水稻籽粒大小的功能，可以通过转基因的遗传改良技术提高水稻的产量。

本发明提供的技术方案是：一种培育籽粒遗传改良水稻品种的方法，通过基因工程方法将植物中的OsERF2基因进行沉默或基因过表达，以获得籽粒大小改良的植株。

所述的方法，所述OsERF2基因是其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，其编码氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

上述的方法，所述植物为水稻。

上述的方法，所述转基因水稻为籽粒大小提高或降低。