用於增加植物的農學性狀的spl16組合物和方法
2023-05-26 18:48:41 2
用於增加植物的農學性狀的spl16組合物和方法
【專利摘要】公開了影響水稻的穀粒形狀、寬度和產量的方法和組合物。轉基因調節方法和標誌物輔助的育種方法會改善水稻中穀粒長寬比和穀粒產量。水稻中的OsSPL16的減量調節會導致增加的穀粒品質。
【專利說明】用於增加植物的農學性狀的SPL16組合物和方法
[0001]交叉引用
本實用申請要求2011年9月30日提交的中國申請號CN201110294864.5的優先權權益，其通過引用併入本文。
【技術領域】
[0002]本公開內容一般地涉及分子生物學領域。
【背景技術】
[0003]許多植物的馴化已和產量的顯著增加相關。天然群體中發生的大多數表型變異是連續的並且受多基因影響的作用。在馴化的植物中，負責產量上顯著差異的特定基因的鑑定已成為農業研究中的重要焦點。
[0004]水稻是世界上過半數人口的主要飲食組分。水稻的產量和最終使用品質的同時提高仍然是一個挑戰。穀粒大小是一個主要育種靶標，因為它影響產量和品質。在最近的十年中已經廣泛地研究了該性狀的遺傳控制。但是，穀粒大小的許多遺傳決定子目前僅通過數量性狀基因座(QTL)來解釋，沒有詳細理解編碼的基因產物的性質。本公開內容提供了改善穀粒大小、形狀和品質的方法和組合物。
【發明內容】
[0005]本公開內容提供了已經證實會影響水稻的穀粒形狀和品質的新基因OsSPLie的多核苷酸、有關的多肽和所有保守修飾變體。
[0006]改善植物的穀粒寬度、重量或產量的方法包括調節以下多核苷酸的表達的步驟:(i)多核苷酸，其編碼包含SEQ ID NO: 9-11之一的胺基酸序列或與SEQ ID NO: 9_11之一具有至少95%同一'丨生的胺基酸序列，(ii)多核苷酸，其在嚴謹雜交條件下與選自SEQ IDNO: 1-6的多核苷酸片段雜交，其中所述片段包含SEQ ID NO: 1-6的至少100個連續核苷酸，(iii)多核苷酸，其編碼與SEQ ID NO: 9具有至少90%同一性的胺基酸序列，(iv)多核苷酸，其編碼與SEQ ID NO: 9相比包含一個或多個胺基酸缺失或插入或取代的多肽，其中所述多核苷酸編碼在穀粒寬度、重量或產量的調節中涉及的多肽。
[0007]在一個實施方案中，包含SEQ ID NO:1的片段的多核苷酸足以減量調節編碼在水稻穀粒寬度、重量或產量的調節中涉及的多肽的多核苷酸的內源表達。在一個實施方案中，所述表達的調節通過RNA幹擾來實現。在一個實施方案中，所述表達的調節通過誘變來實現。在一個實施方案中，所述表達的調節通過微RNA介導的基因沉默來實現。在一個實施方案中，所述表達的調節通過啟動子介導的基因抑制來實現。在一個實施方案中，所述表達的調節通過內源調節元件的定向誘變來實現。
[0008]在一個實施方案中，與不表達所述多核苷酸的對照植物相比，穀粒寬度減小。在一個實施方案中，與不 表達所述多核苷酸的對照植物相比，穀粒重量增加。
[0009]在一個實施方案中，所述表達的調節在單子葉植物中實現。在一個實施方案中，所述植物是水稻。在一個實施方案中，所述植物是雙子葉植物。
[0010]一種提高水稻穀粒的長寬比的方法包括以下步驟:調節多核苷酸或其等位基因變體的表達，所述多核苷酸編碼包含SEQ ID NO: 9的胺基酸序列的多肽。
[0011]一種提高水稻穀粒產量的方法，所述方法包括調節多核苷酸的表達，所述多核苷酸編碼包含SEQ ID NO: 9的胺基酸序列的多肽或其變體。
[0012]一種標誌物輔助的、針對改善的穀粒品質或產量來選擇植物的方法，所述方法包括以下步驟:對植物執行標誌物輔助的選擇，所述植物具有在編碼包含SEQ ID NO: 9的蛋白或其變體的基因組區域或其調節序列中的一個或多個變異；和鑑別生產具有改良的穀粒品質和/或更高產量的穀粒的植物。
[0013]一種鑑別水稻植物或水稻種質中與改良的穀粒品質和/或增加的產量有關的等位基因的方法，所述方法包括以下步驟:得到水稻植物群體，其中一株或多株植物表現出改良的穀粒品質和/或增加的產量；關於編碼包括包含SEQ ID NO: 9的多肽的蛋白的多核苷酸序列，或在調節編碼所述蛋白的多核苷酸的表達的基因組區域中，評價等位基因變異；得到所述群體中的多株水稻植物的改良的穀粒品質和/或增加的產量的表型值；將與所述多核昔酸有關的基因組區域中的等位基因變異與所述表型相關聯；和鑑別與改良的穀粒品質和/或增加的產量有關的等位基因。
[0014]一種分離的多核苷酸，其:(i)編碼包含SEQ ID NO: 9_11之一的胺基酸序列或與SEQ ID NO: 9-11之一具 有至少95%同一性的胺基酸序列，(ii)在嚴謹雜交條件下與選自SEQ ID NO: 1-6的多核苷酸片段雜交，其中所述片段包含SEQ ID NO: 1_6的至少100個連續核苷酸，(iii)編碼與SEQ ID NO: 9具有至少90%同一性的胺基酸序列，(iv)編碼與SEQ ID NO: 9相比包含一個或多個胺基酸缺失或插入或取代的多肽的多核苷酸，其中所述多核苷酸編碼在穀粒寬度、重量或產量的調節中涉及的多肽。
[0015]一種重組表達盒，其包含權利要求17的多核苷酸，其中所述多核苷酸以有義或反義取向可操作地連接至啟動子，其中所述反義重組構建體在植物細胞中生產髮夾核苷酸分子。
[0016]在一個實施方案中，宿主細胞包括本文中公開的重組多核苷酸。在一個實施方案中，轉基因植物包括本文中公開的重組表達盒。
[0017]一種分離的多核苷酸，其可操作地調節編碼包含SEQ ID NO: 9的胺基酸序列的多肽或其變體的多核苷酸的表達。在一個實施方案中，所述調節表達的多核苷酸包含選自SEQID NO: 7-8的序列或其功能性啟動子片段。
[0018]一種啟動子反向重複構建體，其包含起調節元件作用的本文中公開的多核苷酸的至少100個連續核苷酸。
[0019]表1序列同一性
【權利要求】
1.改善植物的穀粒寬度、重量或產量的方法，所述方法包括，調節以下多核苷酸的表達:(i)多核苷酸，其編碼包含SEQ ID NO: 9-11之一的胺基酸序列或與SEQ ID NO: 9-11之一具有至少95%同一'丨生的胺基酸序列，(ii)多核苷酸，其在嚴謹雜交條件下與選自SEQID NO: 1-6的多核苷酸片段雜交，其中所述片段包含SEQ ID NO: 1_6的至少100個連續核苷酸，(iii)多核苷酸，其編碼與SEQ ID NO: 9具有至少90%同一性的胺基酸序列，(iv)多核苷酸，其編碼與SEQ ID NO: 9相比包含一個或多個胺基酸缺失或插入或取代的多肽，其中所述多核苷酸編碼在穀粒寬度、重量或產量的調節中涉及的多肽。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述多核苷酸包含SEQID NO:1的片段，所述片段足以減量調節編碼在水稻穀粒寬度、重量或產量的調節中涉及的多肽的多核苷酸的內源表達。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述表達的調節通過RNA幹擾來實現。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述表達的調節通過誘變來實現。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述表達的調節通過微小RNA介導的基因沉默來實現。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述表達的調節通過啟動子介導的基因抑制來實現。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述表達的調節通過內源調節元件的定向誘變來實現。
8.根據權利要求1所述的方法，其中與不表達所述多核苷酸的對照植物相比，穀粒寬度減小。
9.根據權利要求1所述的方法，其中與不表達所述多核苷酸的對照植物相比，穀粒重量增加。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述植物是單子葉植物。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述植物是水稻。
12.根據權利要求1所述的方法，其中所述植物是雙子葉植物。
13.提高水稻穀粒的長寬比的方法，所述方法包括:調節多核苷酸或其等位基因變體的表達，所述多核苷酸編碼包含SEQ ID NO: 9的胺基酸序列的多肽。
14.提高水稻穀粒產量的方法，所述方法包括:表達多核苷酸，所述多核苷酸編碼包含SEQ ID NO: 9的胺基酸序列的多肽或其變體。
15.標誌物輔助的、針對改善的穀粒品質或產量來選擇植物的方法,所述方法包括: a.對植物執行標誌物輔助的選擇，所述植物具有在編碼包含SEQID NO: 9的蛋白或其變體的基因組區域或其調節序列中的一個或多個變異；和 b.鑑別生產具有改良的穀粒品質和/或更高產量的穀粒的植物。
16.鑑別水稻植物或水稻種質中與改良的穀粒品質和/或增加的產量有關的等位基因的方法，所述方法包括: a.得到水稻植物群體，其中一株或多株植物表現出改良的穀粒品質和/或增加的產量; b.關於編碼包含SEQID NO: 9的多肽的蛋白的多核苷酸序列，或在調節編碼所述蛋白的多核苷酸的表達的基因組區域中，評價等位基因變異；C.得到所述群體中的多株水稻植物的改良的穀粒品質和/或增加的產量的表型值； d.將與所述多核苷酸有關的基因組區域中的等位基因變異與所述表型相關聯；和 e.鑑別與改良的穀粒品質和/或增加的廣量有關的等位基因。
17.分離的多核苷酸，其:(i)編碼包含SEQID NO: 9_11之一的胺基酸序列或與SEQID NO: 9-11之一具有至少95%同一性的胺基酸序列，(ii)在嚴謹雜交條件下與選自SEQID NO: 1-6的多核苷酸片段雜交，其中所述片段包含SEQ ID NO: 1_6的至少100個連續核苷酸，(iii)編碼與SEQ ID NO: 9具有至少90%同一性的胺基酸序列，(iv)編碼與SEQID NO: 9相比包含一個或多個胺基酸缺失或插入或取代的多肽的多核苷酸，其中所述多核苷酸編碼在穀粒寬度、重量或產量的調節中涉及的多肽。
18.重組表達盒，其包含權利要求17的多核苷酸，其中所述多核苷酸以有義或反義取向可操作地連接至啟動子，其中所述反義重組構建體在植物細胞中產生髮夾核苷酸分子。
19.宿主細胞,其包含權利要求18所述的表達盒。
20.轉基因植物，其包含權利要求18所述的重組表達盒。
21.分離的多核苷酸，其可操作地調節編碼包含SEQID NO: 9的胺基酸序列的多肽或其變體的多核苷酸的表達。
22.根據權利要求21所述的多核苷酸，其中所述調節表達的多核苷酸包含選自SEQIDNO: 7-8的序列或其功能性啟動子片段。
23.啟動子反向重複構建體，其包含權利要求22所述的多核苷酸的至少100個連續核苷酸。
【文檔編號】C12N15/82GK103906839SQ201280046978
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年9月19日 優先權日:2011年9月30日
【發明者】付向東, 王少奎, 吳昆 , 張貴權, 曾瑞珍 申請人:中國科學院遺傳與發育生物學研究所