[发明专利]一种水稻基因GSNL4及其编码的蛋白质的应用

说明书

本发明公开了一种水稻基因GSNL4(Seq ID No：1、2)及其编码的蛋白质(Seq ID No：3)的应用，所述基因和蛋白质用于调控水稻的粒型和叶型，还用于提高水稻粒重及高产育种。本发明采用图位克隆技术首次在水稻中克隆到GSNL4基因，并通过转基因敲除实验鉴定了该基因的功能；本发明通过对GSNL4基因的功能解读，为进一步阐明该基因在水稻产量形成的遗传机制及其作用机理，创建水稻高产新种质打下基础，并拓展了其在水稻高产育种中的前景探索。

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，特别是涉及一种水稻基因GSNL4(grain size andnarrow leaf4)及其编码的蛋白质的应用。

背景技术

水稻是我国重要的粮食作物之一，也是单子叶植物的理想模式植物。在水稻超高产育种中，粒重是决定产量的三要素之一，一般用千粒重来衡量，其与籽粒的大小呈正相关，而籽粒大小又可分为粒长、粒宽和粒厚三个粒型指标。粒型作为水稻理想株型的重要形状，对水稻产量增加起到了至关重要的作用，因此水稻粒型的研究一直是国内外育种家研究的热点和重点。随着现代分子生物学和RFLP、RAPD及SSR等标记技术的进步发展，越来越多的粒型相关基因被克隆。目前克隆了水稻粒型相关基因有：包括GS3、PGL1、PGL2、APG、GL7/GW7、GL4、TGW3、qGL3、OsGSK3、DEP1、SRS1、SRS2、SRS5、SMG1、PGL1、APG、TGW6、Gn1a、GLW7/OsSPL13、GW8、An-1、BG1、BG2、FUWA、GIF1、OsmiR397、OsFBK12、OsAGSW1、GW6a(OsglHAT1)、GL7、GW8、GS2、SRS5等，它们主要涉及到了G蛋白信号途径、植物激素、泛素－蛋白酶体途径、转录因子、激酶、蛋白分子互作、物质运输及microRNA等。对控制水稻粒型基因的克隆有助于了解水稻籽粒的发育过程和相关的调控机制，从而促进高产优质水稻新品种的培育。

为了提高水稻产量，育种家通常会采用多基因聚合来寻求突破，但聚合多个产量基因往往会带来负效应。因此除了在现有资源的基础上，需进一步发掘新的粒型控制基因，开展相关基因的克隆与功能解析，明确这些基因的分子作用机制及其调控机理，从而针对性的开展产量相关基因的分子设计育种。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能调控水稻粒型的基因及其蛋白质。

为解决上述技术问题，本发明主要是利用图位克隆技术来获得所述基因及蛋白质。具体本发明采用如下技术方案：

一、突变体gsnl4的分离和遗传分析：

本发明的水稻粒型叶型突变体gsnl4来自粳稻品种武运粳21(W21)EMS诱变。通过与野生型的正反交实验，证明该突变体受隐性单基因控制，其中，水稻突变体相对于野生型，叶片变窄，籽粒宽度变窄，籽粒长度减小。

二、图位克隆GSNL4：

1)GSNL4的初步定位：

为了分离GSNL4基因，本发明首先组建了一个定位群体，由gsnl4与籼稻品种TN1杂交配组获得F₂定位群体，再通过图位克隆的方法，利用STS、SSR等分子标记对GSNL4位点进行初步定位，将其初步定位在第4染色体上，并介于P1和P2两标记之间。

2)GSNL4的精细定位：

通过对P1和P2两个标记之间的BAC序列分析，发展新的SSR、STS标记将GSNL4精确定位于M6和M7标记之间139kb范围之内。通过分析此区段开放阅读框(ORF)推测候选基因。

3)GSNL4基因的鉴定和功能分析：

本发明通过基因编辑手段获得两个等位的gsnl4突变体，并且粒型叶型变窄，籽粒长度减少、粒重或千粒重减少。

基于上述研究结果，本发明开发了其相应的应用。