[发明专利]一种水稻种子耐贮藏性基因sd1及其分子标记和应用

说明书

本发明提供了一种水稻种子耐贮藏基因sd1及其分子标记和应用。本发明提供的能增强水稻种子耐贮藏性sd1的等位基因核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，编码蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。本发明通过构建ZS97背景的SD1的NIP与ZS97近等基因系，证明了ZS97中无功能的半矮秆突变体基因sd1蛋白提前终止会增加种子耐贮藏性和调控种子抗氧化性。本发明利用Crispr技术诱导正常水稻品种中半矮秆基因SD1功能丧失突变体植株，使蛋白提前终止，发现SD1突变体增强种子耐贮藏性，证实了该基因具有重要的应用价值。该发明为利用sd1基因进行水稻种子耐贮藏性改良育种提供了新的路径。

技术领域

本发明属于作物分子生物学领域，具体地说，涉及一种水稻种子耐贮藏性基因sd1及其分子标记和应用。

背景技术

水稻是重要的粮食作物，种子在贮藏过程中活力衰退严重影响农业生产，而稻谷陈化变质不仅降低其食用价值，更增加食品安全风险。粮食作物种子耐贮藏性包括两方面：维持种子生活力以及保留粮食原有食用品质。种子耐贮藏性受基因型与贮藏环境等影响，遗传因子调控的种子保护与生物大分子损伤修复机制发挥决定性作用(Rajjou andDebeaujou 2008,宋松泉等2008)。作物种子收获后受贮藏环境诱导不可避免地发生老化，导致生活力下降,进而影响其种用价值与作物产量(Yamauchi and Winn 1996)。种子耐贮藏性强的品种，经过一段时间贮藏后仍具有较高的生活力与播种价值，延长商品用种供应时效性。因此，种子耐贮藏性是重要的农艺性状和商品特性，直接关系到在农业生产上种子生产利用效果。其次，我国农业生产已经进入粮食生产过剩时期，每年都会有超过10000万吨小麦、稻谷等转入各类粮食企业仓库长期贮藏(国家统计局2017)。而水稻种子寿命一般为1-2年，在潮湿热带地区种子更容易劣变，寿命也更短。生活力降低也伴随着粮食品质下降，仓储损失率急剧增加。

种子受贮藏环境诱导代谢增强，活性氧过度累积诱导生物大分子损伤，如脂膜过氧化、蛋白羰基化以及核酸链断裂，导致种子劣变。以抑制活性氧产生或增强清除能力为基础的植物自身保护机制以及氧化损伤修复系统是调控种子耐贮藏性的关键。水稻是重要的粮食作物，其产区湿热环境容易诱导种子劣变，导致其种子寿命也更短，一般只有1-2年。因此，提高水稻种子耐贮藏性能保留粮食原有加工和营养品质，延长粮食供应时效性，对保障粮食供应安全具有重大的社会效益和经济价值。目前研究者已经利用多个水稻遗传群体检测到超过50个种子耐贮藏性相关QTLs，然而它们的遗传与生理基础以及分子调控机理缺乏深入研究，仍需要挖掘更多的种子耐贮藏基因，为改良贮藏性，保留粮食食用品质以及指导粮食科学贮藏提供科学指导。

发明内容

本发明目的是提供一种水稻种子耐贮藏基因sd1及其分子标记和应用。

本发明通过以水稻ZS97为背景连续多代回交构建NIL-SD1^NIP与ZS97的近等基因系，证明了ZS97中无功能的半矮秆突变体基因sd1会增加种子的耐贮藏性。

本发明提供的水稻种子耐贮藏性基因sd1，其为如下任一：

(1)所述sd1的全长序列如SEQ ID No.2所示；或

(2)SEQ ID No.2所示核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或几个核苷酸编码相同功能蛋白的基因，或

(3)所述sd1的全长序列为SEQ ID NO.4所示序列的第139位插入一个T；或

(4)所述sd1的全长序列为SEQ ID NO.4所示序列的第134-137位的4个碱基缺失，即缺失CATT；

(5)所述sd1的全长序列为SEQ ID NO.4所示序列的第127-144位的18个碱基缺失，即缺失CCGGAGCCATTCGTGTGG。