水稻OsEBS基因在改良水稻产量性状中的用途
【专利摘要】本发明属于转基因【技术领域】，涉及水稻OsEBS基因在改良水稻产量性状中的用途。本发明利用水稻产量OsEBS基因及其同源基因，将其导入籼稻基因组中，用以改良水稻的产量性状，包括采用籼稻桂朝二号为转基因受体，构建OsEBS转基因植株；此外，本发明还采用pCAMBIA1304为表达载体，将东乡野生稻的OsEBS基因调控区及其编码区插入到pCAMBIA1304载体多克隆位点下游而获得OsEBS基因表达载体。本发明的试验结果表明，得到的水稻OsEBS转基因植株在株高、二次枝梗数、二次枝梗粒数、主茎穗粒数、单株粒数、平均穗粒数、单株粒重、生物产量、千粒重、着粒密度等性状等方面均有明显的提高和改善。
【专利说明】水稻OsEBS基因在改良水稻严量性状中的用途
【技术领域】
[0001]本发明属转基因【技术领域】，具体涉及水稻OsEBS基因在改良水稻产量性状中的用途。
【背景技术】
[0002]水稻是世界上重要的粮食作物之一，全世界有约2/3的人口以水稻为主食。在耕地面积逐渐减少的情况下，为了满足日益增长的人口对粮食的需求，提高水稻单位产量具有重要意义。水稻产量性状主要由有效穗数、每穗粒数和千粒重几部分组成；上述产量性状均属于数量性状(QTL)，由许多效应不同的基因所控制。现有技术公开的分离与克隆上述产量性状基因的方法一般采用定位克隆技术，然后采用组成型表达载体或组织专一性表达载体将目的基因导入目标品种，以获得作物特定经济性状或抗逆性性状的改良。本申请的发明人以栽培水稻桂朝2号与江西东乡野生稻杂交并回交构建的产量QTL近等基因系为材料，通过染色体片段叠代定位与基因组序列分析分离克隆了来自东乡野生稻基因组的控制水稻生长势和产量的一个类编码热激蛋白的基因(分子伴侣蛋白BIP)，命名为OsEBS(Enhancing Biomass and Spikelets)。
[0003]研究公开了 BIP是特异定位于内质网内的一种HSP70(heat shock protein 70),即为热激蛋白70 ;所述热激蛋白70是在从细菌到哺乳动物中广泛存在一类蛋白质。当有机体暴露于高温的时候，就会由热激发合成此种蛋白，用以保护有机体自身。目前，本研究领域对植物HSP70的功能研究较少，普遍认为其功能与原核、真核生物HSP70极为相似，参与诸如蛋白质折叠、变性蛋白复性、防止蛋白降解等细胞活动。
[0004]迄今，有关BIP的生物学功能几乎都只涉及其在植物(或作物)中蛋白折叠、成熟过程的功能，尚无关于BIP涉及产量性状形成及其改良的报道。·
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供水稻OsEBS基因在改良水稻产量性状中的用途。
[0006]本发明的水稻OsEBS基因能改良水稻产量性状，其特征在于利用水稻OsEBS基因及其同源基因转化籼稻品种，以改良水稻的产量性状；本发明的实施例中，将水稻OsEBS基因转化处理籼稻品种桂朝二号，使籼稻桂朝二号的生长势和产量性状获得明显改善。
[0007]本发明技术方案中，包括进行了水稻OsEBS的分离、克隆与转基因功能的实验:
[0008]I) OsEBS基因与蛋白结构组成
[0009]所述水稻OsEBS基因，genbank登录号为JN008171，该登陆基因序列全长4261bp，其中调控区长2500bp，编码区长1760bp，序列如SEQ.1D N01.所示；全长CDS由2个外显子组成，正常编码的cDNA长1314bp，序列如SEQ.1D N02.所示；其编码437个氨基酸，序列如SEQ.1D N03.所示；
[0010]本发明中，水稻OsEBS基因的结构如图1所示，其编码的蛋白结构如图2所示；
[0011]2)构建OsEBS基因表达载体[0012]米用pCAMBIA1304(Center for the Application of Molecular Biology ofInternational Agriculture, Canberra, ACT, Australia)为表达载体，将东乡野生稻的OsEBS基因包括调控区约IlOObp及其编码区1428bp插入到pCAMBIA1304载体多克隆位点下游，得到含有OsEBS基因的表达载体(其结构图如图3所示)；
[0013]3) OsEBS基因转化实验
[0014]采用目前国内常规早稻高产品种一籼稻桂朝二号为转基因受体，构建OsEBS基因的表达转基因植株；将籼稻桂朝二号成熟种子去壳消毒后接种在脱分化植物组织培育基上诱导愈伤组织，在愈伤组织诱导2-3周后，采用基因枪微弹轰击法，将含OsEBS基因的经纯化的pCAMBIA1304质粒DNA导入籼稻桂朝二号愈伤组织细胞；在添加30ppm潮霉素的MS培养基上连续培养3-4周筛选抗性细胞系，然后将筛选的细胞系转移到分化培养基诱导长芽和生根；
[0015]4)转化处理试管苗移载及转化植株后代的分子检测
[0016]将OsEBS基因转化处理的桂朝二号试管苗移载田间，并在分蘖期取叶片提取DNA采用PCR扩放技术进行分子检测，于2008年夏获得阳性Ttl代植株；2008年冬，在海南岛加代繁殖，获得转基因T1代，共计10个株系；
[0017]5) OsEBS转籼稻桂朝二号植株转基因的PCR检测
[0018]目的基因OsEBS在籼稻桂朝二号中不表达，而在转基因植株中表达(如图4所示)；
[0019]6) OsEBS转基因T2代群体产量性状的调查与统计
[0020]将OsEBS基因转基因T3代于2010年春播种，四叶期将转化的2个OsEBS转基因T3代株系种植在复旦大学试验田；2个株系每个株系各种植13株，行株距为6寸X6寸，重复三次，同时设立籼稻桂朝二号亲本对照；在成熟期统计各株系13个单株的株高，二次枝梗数，二次枝梗粒数，主茎穗粒数，单株粒数，平均穗粒数，单株粒重，生物产量，千粒重，着粒密度，计算平均值，统计结果如表1和表2所示:
[0021]表1
【权利要求】
1.水稻OsEBS基因在改良水稻产量性状中的用途； 所述的水稻OsEBS基因，genbank登录号为JN008171，该登陆基因序列全长4261bp，其中调控区长2500bp，编码区长1760bp，序列如SEQ.1D N01.所示。
2.按权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的水稻OsEBS基因全长CDS由2个外显子组成，正常编码的cDNA长1314bp，序列如SEQ.1D N02.所示。
3.按权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的水稻OsEBS基因其编码437个氨基酸，序列如SEQ.1D N03.所示。
4.按权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的用途是利用所述水稻OsEBS基因及其同源基因转化籼稻品种，改良水稻的产量性状。
5.按权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的用途是采用籼稻桂朝二号为转基因受体，构建OsEBS转基因植株。
6.一种OsEBS基因表达载体，其特征在于，通过采用pCAMBIA1304为表达载体，将东乡野生稻的OsEBS基因调控区及其编码区插入到PCAMBIA1304载体多克隆位点下游获得OsEBS基因表达载体。
【文档编号】C12N15/82GK103571851SQ201210272073
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月1日 优先权日:2012年8月1日
【发明者】罗小金, 董贤欣, 杨金水 申请人:复旦大学