【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水稻分子育種領域，涉及可影響水稻粒長和產量的基因qgl4及其應用。
技術介紹
1、水稻(oryza?sat?i?va?l.)是世界上最重要的主要糧食作物之一，養活了世界上一半以上的人口。面對不斷增長的人口和不斷減少的耕地，如何進一步提高水稻的產量是科學家和育種家關注的主要問題。水稻產量在很大程度上由三個主要組成部分決定:粒重、每穗粒數和每株有效分蘗數。其中，粒重很大程度上取決于粒型，包括粒長、粒寬和粒厚。探索籽粒大小和粒重的遺傳基礎將在水稻高產品種選育中發揮重要作用。雖然已經發現了許多調控粒型的qtl，但對水稻粒型調節的認識仍然有限。因此挖掘新的粒型qtl對于更好地理解水稻粒型的調節機制，為育種應用提供遺傳資源具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術的專利技術人通過考察廣占63-4s和dodda雜交衍生的bc1f2和bc1f2:3群體的粒長、粒寬和長寬比表型，結合群體內覆蓋全基因組的多態性標記，利用遺傳連鎖作圖檢測到30個與粒長、粒寬和長寬比相關的qtl。其中位于第4染色體上的qgl4位點的lod值較高。兩年的近等基因系群體qtl效應驗證結果顯示，純合的廣占63-4s基因型材料的粒長比純合的dodda基因型材料的粒長較長，且差異均呈現顯著水平。
2、我們通過篩選重組單株，考察重組單株當代和后代表型將控制粒長的qgl4位點精細定位到2.359kb區段。根據ri?ce?annotat?ion?project的注釋(http://rapdb.dna.afrc
3、比較雙親本測序顯示osks2/osksl2在定位區間內啟動子區域有兩個單核苷酸變異，第一個外顯子有一個單核苷酸變異，第一個內含子有九個變異。然而，第一個外顯子上的snp是一個無義突變，沒有導致氨基酸變化。考慮到啟動子變異可能導致近等基因系間相對表達水平的差異，我們檢測了osks2/osksl2在近等基因系8cm、12cm、14cm和16cm幼穗中的相對表達水平。rt-qpcr結果顯示，osks2/osksl2在12cm和14cm幼穗間相對表達水平存在顯著差異，表明osks2/osksl2在近等基因系間造成的粒長差異可能是由于其相對表達量的差異。
4、為了進一步明確osks2/osksl2基因對粒型大小的影響，我們在nil-廣占63-4s遺傳背景下，利用crispr-cas9系統對該基因進行基因編輯，構建osks2/osksl2敲除材料。與預期結果一致，在nil-廣占63-4s背景下，等位基因突變表型的粒長都比野生型短。與此相反，等位基因突變體的粒寬比野生型變寬。此外，近等基因系田間產量相關性狀考察結果顯示，與n?il-dodda相比，nil-廣占63-4s的穗長、一次枝數和每穗實粒數均有所減少，但粒長和粒寬均顯著增加，從而直接增加谷粒千粒重，進而間接增加水稻單株產量。上述結果表明，廣占63-4s的qgl4等位基因具有提高水稻產量的作用。
5、基于以上研究，本專利技術提供了qgl4基因在改變水稻粒長或產量中的應用。
6、本專利技術還提供了可增加水稻粒長和產量的qgl4基因等位型，其特征在于，所述qgl4基因等位型為來源于水稻品系廣占63-4s的qgl4基因。
7、在一個具體實施方案中，所述qgl4基因等位型的核酸序列為seq?id?no.1所示。
8、本專利技術還提供了一種改變水稻粒長和/或產量的水稻育種方法，包括改變qgl4基因的表達量的步驟。
9、在一個具體實施方案中，通過雜交的方法，將具有目的表達效率的qgl4基因等位型引入到起始水稻品系中來改變qgl4基因的表達量。
10、在一個具體實施方案中，來源于廣占63-4s的qgl4基因及其等效基因為高表達效率的qgl4基因等位型；來源于dodda的qgl4基因及其等效基因為低表達效率的qgl4基因等位型。
11、在一個具體實施方案中，所述qgl4基因等位型編碼的核酸序列為seq?id?no:1所示，或qgl4基因等位型編碼的cds序列為seq?id?no:2所示，或編碼的蛋白序列如seq?idno:3所示。
12、在一個具體實施方案中，通過遺傳工程方法導入qgl4基因表達框來提高qgl4基因表達，或通過敲除或敲降起始水稻品系中的qgl4基因來改變qgl4基因的表達量。
13、在一個具體實施方案中，通過物理誘變或化學誘變的方法來改變qgl4基因的表達量。
14、本專利技術通過對廣占63-4s和dodda雜交衍生的bc1f2和bc1f2:3群體進行粒長、粒寬和長寬比相關研究，發現了qgl4基因與粒長的相關性，并定位了該基因。在進一步的研究發現，來源于廣占63-4s的qgl4基因不僅可以增加粒長，還可以提高水稻的產量。因此，本專利技術提供了一種新的基因可增加水稻粒長和產量，為水稻育種提供了新的方法和路徑。
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1.qGL4基因在改變水稻粒長或產量中的應用。
2.可增加水稻粒長和產量的qGL4基因等位型，其特征在于，所述qGL4基因等位型為來源于水稻品系廣占63-4S的qGL4基因。
3.根據權利要求2所述的qGL4基因等位型，其特征在于，所述qGL4基因等位型的核酸序列為SEQ?ID?NO.1所示。
4.一種改變水稻粒長和/或產量的水稻育種方法，其特征在于，包括改變qGL4基因的表達量的步驟。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過雜交的方法，將具有目的表達效率的qGL4基因等位型引入到起始水稻品系中來改變qGL4基因的表達量。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，來源于廣占63-4S的qGL4基因及其等效基因為高表達效率的qGL4基因等位型；來源于Dodda的qGL4基因及其等效基因為低表達效率的qGL4基因等位型。
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過遺傳工程方法導入qGL4基因表達框來提高qGL4基因表達，或通過敲除或敲降起始水稻品系中的qGL4基因來改變qGL4基因的表達量。
...【技術特征摘要】
1.qgl4基因在改變水稻粒長或產量中的應用。
2.可增加水稻粒長和產量的qgl4基因等位型，其特征在于，所述qgl4基因等位型為來源于水稻品系廣占63-4s的qgl4基因。
3.根據權利要求2所述的qgl4基因等位型，其特征在于，所述qgl4基因等位型的核酸序列為seq?id?no.1所示。
4.一種改變水稻粒長和/或產量的水稻育種方法，其特征在于，包括改變qgl4基因的表達量的步驟。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過雜交的方法，將具有目的表達效率的qgl4基因等位型引入到起始水稻...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何予卿，鄭園園，張慶路，高冠軍，
申請(專利權)人：華中農業大學，
類型：發明
國別省市：
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