PSC蛋白及其编码基因和应用

本发明属于生物，涉及psc蛋白及其编码基因和应用。

背景技术：

1、水稻原产于中国和印度。是世界主要粮食作物之一。中国水稻播种面占全国粮食作物的1/4，而产量则占一半以上。栽培历史已有14000～18000年。为重要粮食作物；除食用颖果外，可制淀粉、酿酒、制醋，米糠可制糖、榨油、提取糠醛，供工业及医药用；稻秆为良好饲料及造纸原料和编织材料，谷芽和稻根可供药用。

2、近年来，生物技术的迅速发展大大地推动了植物育种研究手段的革新与研究水平的不断提高，植物抗病虫、抗除草剂生物技术育种已开始进入实用化阶段。利用生物技术手段将外源杀虫、抗除草剂基因导入植物基因组内，打破了植物种属甚至物种之间难以杂交的天然屏障，实现了抗虫、抗除草剂基因的转移，从而使植物迅速地、定向地获得抗虫性及机械化除草，同时又能保留原有的良好农艺性状。由于转基因玉米的每株植株都具有相当程度的抗性，因而其抗虫、抗除草剂效果比人工防治防治效果要好且稳定，还能够节省人力和物力的投入，有效的节约社会资源。其他农艺性状改良转基因植物进展及应用不如抗虫、抗除草剂性状理想，主要是由于没有优良的性状改良基因，大多农艺性状主要是有一些微效的多基因控制所致，一直没有理想的基因进行操作。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供psc蛋白及其编码基因和应用。

2、本发明提供了psc蛋白或psc基因在调控植物的根性状和/或株高性状和/或籽粒性状和/或硝态氮吸收能力中的应用。

3、所述根性状指的是：根部非成熟区长度和/或根毛密度和/或根部成熟区细胞长度和/或根长和/或根数目。

4、所述调控的含义为：psc蛋白含量降低，植物的根部非成熟区长度变短和/或根毛密度增加和/或根部成熟区细胞长度变短和/或根长变短和/或根数目增多。

5、所述调控的含义为：psc基因含量降低，植物的根部非成熟区长度变短和/或根毛密度增加和/或根部成熟区细胞长度变短和/或根长变短和/或根数目增多。

6、所述调控的含义为：psc蛋白含量降低，植物的株高降低。

7、所述调控的含义为：psc基因含量降低，植物的株高降低。

8、所述籽粒性状指的是籽粒粒长。

9、所述调控的含义为：psc蛋白含量降低，植物的籽粒粒长变长。

10、所述调控的含义为：psc基因含量降低，植物的籽粒粒长变长。

11、所述调控的含义为：psc蛋白含量降低，植物的硝态氮吸收能力增强。

12、所述调控的含义为：psc基因含量降低，植物的硝态氮吸收能力增强。

13、本发明还保护psc蛋白或psc基因作为抑制靶标在植物育种中的应用；所述植物育种的目标为培育根部非成熟区长度变短和/或根毛密度增加和/或根部成熟区细胞长度变短和/或根长变短和/或根数目增多的植物。

14、本发明还保护psc蛋白或psc基因作为抑制靶标在植物育种中的应用；所述植物育种的目标为培育株高降低的植物。

15、本发明还保护psc蛋白或psc基因作为抑制靶标在植物育种中的应用；所述植物育种的目标为培育籽粒粒长变长的植物。

16、本发明还保护psc蛋白或psc基因作为抑制靶标在植物育种中的应用；所述植物育种的目标为培育硝态氮吸收能力增强的植物。

17、本发明还保护抑制psc蛋白的物质和/或抑制psc基因的物质在植物育种中的应用；所述植物育种的目标为培育根部非成熟区长度变短和/或根毛密度增加和/或根部成熟区细胞长度变短和/或根长变短和/或根数目增多的植物。

18、本发明还保护抑制psc蛋白的物质和/或抑制psc基因的物质在植物育种中的应用；所述植物育种的目标为培育株高降低的植物。

19、本发明还保护抑制psc蛋白的物质和/或抑制psc基因的物质在植物育种中的应用；所述植物育种的目标为培育籽粒粒长变长的植物。

20、本发明还保护抑制psc蛋白的物质和/或抑制psc基因的物质在植物育种中的应用；所述植物育种的目标为培育硝态氮吸收能力增强的植物。

21、以上任一所述应用中，在植物中导入将psc蛋白或psc基因作为抑制靶标的物质。将psc蛋白或psc基因作为抑制靶标的物质为抑制psc蛋白的物质或抑制psc基因的物质。

22、以上任一所述抑制psc蛋白为抑制psc蛋白的活性和/或降低psc蛋白的丰度。所述降低psc蛋白的丰度可通过使psc蛋白不能被表达实现。

23、具体的，抑制psc基因的物质为基于cas9系统抑制psc基因的物质。cas9系统中，sgrna中的靶序列结合区如seq id no:5中1-20位所示。cas9系统中，sgrna如seq id no:5所示。基于cas9系统抑制psc基因的物质具体可为seq id no:4所示的重组质粒。

24、以上任一所述抑制psc基因为抑制psc基因的活性和/或降低psc基因的丰度。降低psc基因的丰度可通过使rna不能被转录实现。降低psc基因的丰度可通过基因编辑实现。所述基因编辑具体可为基于cas9系统的基因编辑。cas9系统中，sgrna中的靶序列结合区如seq id no:5中1-20位所示。cas9系统中，sgrna如seq id no:5所示。所述基因编辑具体通过在植物中导入seq id no:4所示的重组质粒实现。

25、本发明还保护一种培育性状改变的植物的植物育种方法，包括如下步骤：

26、用“cggcgagctcgaatgatcggccgccgttgtgcgtccagggactccggcctcgtcctcaccaccgaccccaagccacg”或“cggcgagctcgccaccgaccccaagccacg”替换植物基因组dna中的psc基因中的“cggcgagctcgaatgatcggccgccgttgtgcgtccagggtgactccggcctcgtcctcaccaccgaccccaagccacg”，得到性状改变的植物。

27、所述性状改变的含义为根性状改变和/或株高性状改变和/或籽粒性状改变和/或硝态氮吸收能力改变。所述根性状改变的含义为：植物的根部非成熟区长度变短和/或根毛密度增加和/或根部成熟区细胞长度变短和/或根长变短和/或根数目增多。所述株高性状改变的含义为：植物的株高降低。所述籽粒性状改变的含义为：植物的籽粒粒长变长。所述硝态氮吸收能力改变的含义为：植物的硝态氮吸收能力增强。

28、所述替换为纯合型替换，即同源染色体中发生相同的替换。

29、以上任一所述psc基因为编码psc蛋白的基因。

30、以上任一所述psc蛋白为如下(a1)或(a2)或(a3)或(a4)：

31、(a1)序列表中序列1所示的蛋白质；

32、(a2)在(a1)所述蛋白质的n端或/和c端连接标签得到的融合蛋白；

33、(a3)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与植物的根性状和/或株高性状和/或籽粒性状和/或硝态氮吸收能力相关的蛋白质；

34、(a4)来源于水稻且与(a1)具有98％以上同一性且与植物的根性状和/或株高性状和/或籽粒性状和/或硝态氮吸收能力相关的蛋白质。

35、以上任一所述cas9蛋白为序列表的序列4中第2695-6966位核苷酸编码的蛋白质。

36、以上任一所述植物为单子叶植物或双子叶植物。以上任一所述植物为禾本科植物。以上任一所述植物为稻属植物。以上任一所述植物为水稻，例如水稻日本晴。

37、本发明可用于植物的多种性状改良，培育性状优良的植物，对于植物株型改良以及育种特别是水稻株型改良以及育种具有重大的应用推广价值。