水稻OsEBS基因在改良水稻產(chǎn)量性狀中的用途
【專利摘要】本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)基因【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及水稻OsEBS基因在改良水稻產(chǎn)量性狀中的用途。本發(fā)明利用水稻產(chǎn)量OsEBS基因及其同源基因，將其導(dǎo)入秈稻基因組中，用以改良水稻的產(chǎn)量性狀，包括采用秈稻桂朝二號為轉(zhuǎn)基因受體，構(gòu)建OsEBS轉(zhuǎn)基因植株；此外，本發(fā)明還采用pCAMBIA1304為表達載體，將東鄉(xiāng)野生稻的OsEBS基因調(diào)控區(qū)及其編碼區(qū)插入到pCAMBIA1304載體多克隆位點下游而獲得OsEBS基因表達載體。本發(fā)明的試驗結(jié)果表明，得到的水稻OsEBS轉(zhuǎn)基因植株在株高、二次枝梗數(shù)、二次枝梗粒數(shù)、主莖穗粒數(shù)、單株粒數(shù)、平均穗粒數(shù)、單株粒重、生物產(chǎn)量、千粒重、著粒密度等性狀等方面均有明顯的提高和改善。
【專利說明】水稻OsEBS基因在改良水稻嚴(yán)量性狀中的用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬轉(zhuǎn)基因【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及水稻OsEBS基因在改良水稻產(chǎn)量性狀中的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]水稻是世界上重要的糧食作物之一，全世界有約2/3的人口以水稻為主食。在耕地面積逐漸減少的情況下，為了滿足日益增長的人口對糧食的需求，提高水稻單位產(chǎn)量具有重要意義。水稻產(chǎn)量性狀主要由有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重幾部分組成；上述產(chǎn)量性狀均屬于數(shù)量性狀(QTL)，由許多效應(yīng)不同的基因所控制。現(xiàn)有技術(shù)公開的分離與克隆上述產(chǎn)量性狀基因的方法一般采用定位克隆技術(shù)，然后采用組成型表達載體或組織專一性表達載體將目的基因?qū)肽繕?biāo)品種，以獲得作物特定經(jīng)濟性狀或抗逆性性狀的改良。本申請的發(fā)明人以栽培水稻桂朝2號與江西東鄉(xiāng)野生稻雜交并回交構(gòu)建的產(chǎn)量QTL近等基因系為材料，通過染色體片段疊代定位與基因組序列分析分離克隆了來自東鄉(xiāng)野生稻基因組的控制水稻生長勢和產(chǎn)量的一個類編碼熱激蛋白的基因(分子伴侶蛋白BIP)，命名為OsEBS(Enhancing Biomass and Spikelets)。
[0003]研究公開了 BIP是特異定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的一種HSP70(heat shock protein 70),即為熱激蛋白70 ;所述熱激蛋白70是在從細菌到哺乳動物中廣泛存在一類蛋白質(zhì)。當(dāng)有機體暴露于高溫的時候，就會由熱激發(fā)合成此種蛋白，用以保護有機體自身。目前，本研究領(lǐng)域?qū)χ参颒SP70的功能研究較少，普遍認(rèn)為其功能與原核、真核生物HSP70極為相似，參與諸如蛋白質(zhì)折疊、變性蛋白復(fù)性、防止蛋白降解等細胞活動。
[0004]迄今，有關(guān)BIP的生物學(xué)功能幾乎都只涉及其在植物(或作物)中蛋白折疊、成熟過程的功能，尚無關(guān)于BIP涉及產(chǎn)量性狀形成及其改良的報道?！?br/>【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供水稻OsEBS基因在改良水稻產(chǎn)量性狀中的用途。
[0006]本發(fā)明的水稻OsEBS基因能改良水稻產(chǎn)量性狀，其特征在于利用水稻OsEBS基因及其同源基因轉(zhuǎn)化秈稻品種，以改良水稻的產(chǎn)量性狀；本發(fā)明的實施例中，將水稻OsEBS基因轉(zhuǎn)化處理秈稻品種桂朝二號，使秈稻桂朝二號的生長勢和產(chǎn)量性狀獲得明顯改善。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案中，包括進行了水稻OsEBS的分離、克隆與轉(zhuǎn)基因功能的實驗:
[0008]I) OsEBS基因與蛋白結(jié)構(gòu)組成
[0009]所述水稻OsEBS基因，genbank登錄號為JN008171，該登陸基因序列全長4261bp，其中調(diào)控區(qū)長2500bp，編碼區(qū)長1760bp，序列如SEQ.1D N01.所示；全長CDS由2個外顯子組成，正常編碼的cDNA長1314bp，序列如SEQ.1D N02.所示；其編碼437個氨基酸，序列如SEQ.1D N03.所示；
[0010]本發(fā)明中，水稻OsEBS基因的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其編碼的蛋白結(jié)構(gòu)如圖2所示；
[0011]2)構(gòu)建OsEBS基因表達載體[0012]米用pCAMBIA1304(Center for the Application of Molecular Biology ofInternational Agriculture, Canberra, ACT, Australia)為表達載體，將東鄉(xiāng)野生稻的OsEBS基因包括調(diào)控區(qū)約IlOObp及其編碼區(qū)1428bp插入到pCAMBIA1304載體多克隆位點下游，得到含有OsEBS基因的表達載體(其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示)；
[0013]3) OsEBS基因轉(zhuǎn)化實驗
[0014]采用目前國內(nèi)常規(guī)早稻高產(chǎn)品種一秈稻桂朝二號為轉(zhuǎn)基因受體，構(gòu)建OsEBS基因的表達轉(zhuǎn)基因植株；將秈稻桂朝二號成熟種子去殼消毒后接種在脫分化植物組織培育基上誘導(dǎo)愈傷組織，在愈傷組織誘導(dǎo)2-3周后，采用基因槍微彈轟擊法，將含OsEBS基因的經(jīng)純化的pCAMBIA1304質(zhì)粒DNA導(dǎo)入秈稻桂朝二號愈傷組織細胞；在添加30ppm潮霉素的MS培養(yǎng)基上連續(xù)培養(yǎng)3-4周篩選抗性細胞系，然后將篩選的細胞系轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基誘導(dǎo)長芽和生根；
[0015]4)轉(zhuǎn)化處理試管苗移載及轉(zhuǎn)化植株后代的分子檢測
[0016]將OsEBS基因轉(zhuǎn)化處理的桂朝二號試管苗移載田間，并在分蘗期取葉片提取DNA采用PCR擴放技術(shù)進行分子檢測，于2008年夏獲得陽性Ttl代植株；2008年冬，在海南島加代繁殖，獲得轉(zhuǎn)基因T1代，共計10個株系；
[0017]5) OsEBS轉(zhuǎn)秈稻桂朝二號植株轉(zhuǎn)基因的PCR檢測
[0018]目的基因OsEBS在秈稻桂朝二號中不表達，而在轉(zhuǎn)基因植株中表達(如圖4所示)；
[0019]6) OsEBS轉(zhuǎn)基因T2代群體產(chǎn)量性狀的調(diào)查與統(tǒng)計
[0020]將OsEBS基因轉(zhuǎn)基因T3代于2010年春播種，四葉期將轉(zhuǎn)化的2個OsEBS轉(zhuǎn)基因T3代株系種植在復(fù)旦大學(xué)試驗田；2個株系每個株系各種植13株，行株距為6寸X6寸，重復(fù)三次，同時設(shè)立秈稻桂朝二號親本對照；在成熟期統(tǒng)計各株系13個單株的株高，二次枝梗數(shù)，二次枝梗粒數(shù)，主莖穗粒數(shù)，單株粒數(shù)，平均穗粒數(shù)，單株粒重，生物產(chǎn)量，千粒重，著粒密度，計算平均值，統(tǒng)計結(jié)果如表1和表2所示:
[0021]表1
【權(quán)利要求】
1.水稻OsEBS基因在改良水稻產(chǎn)量性狀中的用途； 所述的水稻OsEBS基因，genbank登錄號為JN008171，該登陸基因序列全長4261bp，其中調(diào)控區(qū)長2500bp，編碼區(qū)長1760bp，序列如SEQ.1D N01.所示。
2.按權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，所述的水稻OsEBS基因全長CDS由2個外顯子組成，正常編碼的cDNA長1314bp，序列如SEQ.1D N02.所示。
3.按權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，所述的水稻OsEBS基因其編碼437個氨基酸，序列如SEQ.1D N03.所示。
4.按權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，所述的用途是利用所述水稻OsEBS基因及其同源基因轉(zhuǎn)化秈稻品種，改良水稻的產(chǎn)量性狀。
5.按權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，所述的用途是采用秈稻桂朝二號為轉(zhuǎn)基因受體，構(gòu)建OsEBS轉(zhuǎn)基因植株。
6.一種OsEBS基因表達載體，其特征在于，通過采用pCAMBIA1304為表達載體，將東鄉(xiāng)野生稻的OsEBS基因調(diào)控區(qū)及其編碼區(qū)插入到PCAMBIA1304載體多克隆位點下游獲得OsEBS基因表達載體。
【文檔編號】C12N15/82GK103571851SQ201210272073
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月1日
【發(fā)明者】羅小金, 董賢欣, 楊金水 申請人:復(fù)旦大學(xué)