水稻调控粒型蛋白及其编码基因和应用

专利检索2025-06-22  29


本发明涉及基因工程,具体涉及水稻调控粒型蛋白及其编码基因和应用。


背景技术:

1、水稻是世界上主要的粮食作物之一,世界一半以上的人口以稻米为主食。中国作为水稻的种植以及消费大国,水稻的产量关系到我国的粮食安全。水稻产量由每株穗数、每穗粒数及千粒重等因素构成,而粒型是水稻粒重的重要决定因素。粒型不仅影响产量,也是稻米品质,尤其是外观品质的重要影响因素。因此挖掘调控粒型的基因、阐明调控粒型的分子机制可以为提高水稻产量和改良稻米外观品质提供重要的遗传信息。

2、水稻的粒型包括粒长、粒宽、粒厚以及长宽比等。一般来说,大的籽粒会增加水稻的粒重,细长的籽粒垩白较少可以增加稻米的外观品质。几年来,已经挖掘并鉴定到的粒型相关基因有很多,如gs3,gw2,gs9,gw5,gw8等。如今粒型育种的主要问题是通过基因编辑可产生细长粒型或者大粒型的基因很少,且很多基因没有直接应用到水稻育种。因此挖掘更多新的粒型基因,研究不同粒型基因之间的调控网络,有助于我们更全面的了解粒型调控的分子机制,为粒型育种提供新的思路和遗传信息。

3、wrky转录因子是植物中特有的一类转录因子。在水稻中,wrky转录因子在调控生物与非生物胁迫,营养器官的形态建成,种子萌发等方面发挥重要作用,但是关于调控水稻粒型的研究尚鲜见报道。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术不足,提供水稻调控粒型蛋白及其编码基因和应用,具体采用crispr/cas9方法对oswrky28基因进行敲除,对水稻进行改良,可增加籽粒的长宽比,培育出细长粒型水稻。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下:

3、一种调控水稻粒型的oswrky28蛋白,所述水稻oswrky28蛋白的氨基酸序列如seqid no.2所示。

4、本发明还提供一种调控水稻粒型的oswrky28基因,所述基因编码上述的调控水稻粒型的oswrky28蛋白,所述基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

5、本发明还提供上述基因的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因细胞系。

6、本发明还提供上述的蛋白或基因在调控水稻粒型中的应用。

7、进一步的,所述应用包括:构建oswrky28基因crispr/cas9敲除载体,后将敲除载体转染水稻愈伤组织,获得oswrky28突变体和相应的转基因水稻植株。

8、进一步的,所述crispr/cas9敲除载体为pc1300-ubi-cas9-oswrky28。

9、进一步的,所述pc1300-ubi-cas9-oswrky28敲除载体的构建以及获得oswrky28突变体和相应的转基因水稻植株包括以下步骤:

10、s1、选取敲除oswrky28基因的靶位点序列;靶点序列如seq id no.3所示。以seqid no.4所示的核苷酸序列作为上游引物的核苷酸序列,以seq id no.5所示的核苷酸序列作为下游引物的核苷酸序列。

11、s2、选取sk-grna用限制性内切酶aarⅰ酶切形成有粘性末端的载体;将步骤s1的上游引物和下游引物变性退火,形成带有粘性末端的片段,将所述载体与片段连接,得到中间载体。

12、s3、选取pc1300-ubi-cas9用限制性内切酶kpnⅰ和bamhⅰ进行酶切,用限制性内切酶kpnⅰ和bglⅱ将步骤s2所得的中间载体酶切,回收550bp左右的片段,将所得片段与酶切好的pc1300-ubi-cas9进行连接,获得pc1300-ubi-cas9-oswrky28敲除载体

13、s4、将步骤s3获得的pc1300-ubi-cas9-oswrky28敲除载体转化根癌农杆菌gv3101感受态细胞,并转染水稻的愈伤组织,再生获得转基因水稻植株。

14、进一步的,所述调控水稻粒型为增加水稻籽粒长度,减少水稻籽粒宽度、厚度以及增加籽粒长宽比。

15、进一步的,利用crispr/cas9技术对水稻基因oswrky28进行敲除,敲除靶点oswrky28-grna序列如seq id no.3所示。

16、进一步的,扩增引物的序列如seq id no.4和seq id no.5所示。

17、进一步的,鉴定引物序列如seq id no.6和seq id no.7所示。

18、所述应用包括:选择合适靶点,构建pc1300-ubi-cas9-oswrky28敲除载体,然后将重组质粒载体转化至农杆菌中,通过农杆菌介导的水稻愈伤组织转化技术获得oswrky28敲除突变体,对其进行籽粒形状的考察。

19、其中,制备上述水稻基因oswrky28敲除突变体的方法包括:利用crispr/cas9技术对水稻基因oswrky28进行敲除,设计的敲除靶点oswrky28-grna序列如seq id no.3所示。所用扩增引物以seq id no.4所示的核苷酸序列作为上游引物的核苷酸序列,以seq idno.5所示的核苷酸序列作为下游引物的核苷酸序列。

20、本发明还提供pc1300-ubi-cas9-oswrky28敲除载体在水稻粒型调控中的应用。

21、本发明还提供一种培育细长粒型水稻的方法,在水稻中敲除上述的调控水稻粒型的水稻oswrky28基因,所得转基因水稻与所述目的水稻相比,水稻粒型细长。

22、进一步的,所述转基因水稻包括如seq id no.8,seq id no.9或seq id no.10所示的核苷酸序列。

23、有益效果

24、本发明公开了一种调控水稻粒型基因oswrky28及其应用,利用crispr/cas9技术敲除oswrky28之后,与野生型水稻相比,敲除株系oswrky28-1,oswrky28-2和oswrky28-3的水稻籽粒长宽比分别显著增加了11.97%,12.22%和21.10%,产生了细长粒型的水稻籽粒。本发明提供的基因和基因工程手段,对研究水稻粒型调控机理方面有重要作用,在水稻育种中具有很大的应用价值。



技术特征:

1.一种调控水稻粒型的oswrky28蛋白,其特征在于,所述水稻oswrky28蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

2.一种调控水稻粒型的oswrky28基因,其特征在于,所述基因编码权利要求1所述的调控水稻粒型的oswrky28蛋白,所述基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

3.含有权利要求2所述基因的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因细胞系。

4.权利要求1所述的蛋白或权利要求2所述的基因在调控水稻粒型中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述调控水稻粒型为增加水稻籽粒长度,减少水稻籽粒宽度和厚度,增加籽粒长宽比。

6.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,利用crispr/cas9技术对水稻基因oswrky28进行敲除,敲除靶点oswrky28-grna序列如seq id no.3所示。

7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,扩增引物的序列如seq id no.4和seq idno.5所示。

8.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,鉴定引物序列如seq id no.6和seq idno.7所示。

9.一种培育细长粒型水稻的方法,其特征在于,在水稻中敲除权利要求2所述的调控水稻粒型的水稻oswrky28基因,所得转基因水稻与所述目的水稻相比,水稻粒型细长。

10.根据权利要求9所述的培育细长粒型水稻的方法,其特征在于,所述转基因水稻包括如seq id no.8,seq id no.9或seq id no.10所示的核苷酸序列。


技术总结
本发明涉及基因工程技术领域,具体涉及水稻调控粒型蛋白及其编码基因和应用,利用CRISPR/Cas9技术敲除OsWRKY28之后,与野生型水稻相比,显著增加了水稻籽粒长度,显著减少水稻籽粒宽度,显著增加籽粒长宽比。本发明提供的基因和基因工程手段,对研究水稻粒型调控机理方面有重要作用,在水稻育种中具有很大的应用价值。

技术研发人员:周勇,王寅雯,梁国华,李相伯,缪军,谭文琛,龚志云
受保护的技术使用者:扬州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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