[发明专利]一种控制稻类粒长和粒重的基因及其应用

说明书

本发明涉及一种稻类长粒相关基因及其应用。具体地，本发明人通过对稻类粒形粒重相关的数量性状位点研究，首次揭示了一种水稻长粒相关基因TGW3，该基因编码一种丝氨酸/苏氨酸磷酸激酶。长粒亲本吉资1560和短粒亲本黄华占相比，TGW3转录本缺失了完整的第三和第四个外显子，导致吉资1560编码的TGW3蛋白缺少110个氨基酸序列，预测的TGW3蛋白三维结构发生改变。本发明还涉及缺失蛋白功能的TGW3的突变蛋白及其编码序列，以及在改造作物，增加粒长和作物增产等方面的应用。

技术领域

本发明涉及农学领域。具体涉及到一种控制水稻谷粒粒长和粒重的基因及应用。

背景技术

水稻的谷粒大小是一个重要的经济性状，其发育受到各种遗传信号和调节途径的控制和影响，包括亲源效应的影响、植物激素信号途径的调节、G蛋白的调节，以及发育和代谢信号的调控等。水稻粒重与粒形显著相关，一般以千粒重表示，以粒长、粒宽、粒厚和长宽比等粒形性状进行衡量。水稻粒重/粒形是典型的数量性状，受多基因控制，通常以QTL(quantitative trait locus)研究方法进行遗传分析。目前，已经鉴定水稻粒重/粒形的QTL数百个，分布于水稻12条染色体上(www.gramene.com)。水稻粒形特别是粒长、粒宽有很高的遗传率，一些QTL可在不同的遗传背景和环境中被稳定地检测到。如一个位于水稻第3染色体着丝粒附近控制水稻粒长的主效QTL GS3在不同遗传群体和环境中被重复发现。QTL遗传效应在不同环境和遗传背景中的稳定性对品种遗传改良有重要意义。

粒形和粒重性状是水稻产量构成要素，主要由自然发生的数量性状位点控制，近十几年来，特别是随着水稻全基因组序列测定的完成，越来越多的调控水稻粒形和粒重的QTL被分子克隆和功能解析，但除了少量的QTL/基因外，还有超过400个调控水稻粒形和粒重的QTL，尚处在遗传定位阶段。因此，对控制该性状的QTL克隆和对其候选基因的功能解析还远远不够。截至目前，对水稻粒形和粒重的分子调控机制研究，尚缺乏一个系统和深入的解析。本发明利用图位克隆的方法分离克隆一个控制水稻谷粒粒长和粒重的基因TGW3，为水稻高产和品质育种提供基因资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制作物籽粒和粒重的基因及其应用。

本发明的第一方面，提供了一种分离的控制水稻粒长粒重的多肽，该蛋白选自下组：

(1)具有SEQ ID NO:2氨基酸序列的多肽；或

(2)将SEQ ID NO:2氨基酸序列经过1-10个氨基酸残基的取代、缺失或添加形成的由(1)衍生的多肽；或

(3)氨基酸序列与SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的同源性≥90％(较佳地≥95％，更佳地≥98％)，由(1)衍生的多肽。

本发明的第二方面，提供了一种分离的控制水稻粒长粒重的多肽，该蛋白选自下组：

(i)具有SEQ ID NO：4氨基酸序列的多肽；或

(ii)将SEQ ID NO：4氨基酸序列经过1-10个氨基酸残基的取代、缺失或添加形成的由(i)衍生的多肽；或

(iii)氨基酸序列与SEQ ID NO：4所示氨基酸序列的同源性≥90％(较佳地≥95％，更佳地≥98％)，由(i)衍生的多肽。

本发明的第三方面，提供了一种分离的多核苷酸，所述的多核苷酸选自下组：

(a)编码本发明第一方面所述多肽的多核苷酸；

(b)序列如SEQ ID NO:1所示的多核苷酸；

(c)核苷酸序列与SEQ ID NO:1序列的同源性≥95％(较佳地≥98％)的多核苷酸；