本發(fā)明涉及水稻tgw7基因及其突變體、其編碼蛋白及其在提高植物產(chǎn)量育種中的應(yīng)用。具體而言，本發(fā)明涉及可以增加水稻種子粒寬的tgw7基因的突變體及其用于增加水稻種子粒寬及水稻產(chǎn)量的方法。

背景技術(shù)：

1、水稻是中國乃至世界上重要的糧食作物之一，養(yǎng)活全球近60％的人口。20世紀(jì)60年代至70年代矮化育種和雜交育種，實(shí)現(xiàn)了水稻產(chǎn)量的大幅度提高，緩解了由于人口增多而導(dǎo)致的糧食短缺問題。近年來，隨著人口的增加，耕地面積的減少以及環(huán)境問題的加劇，持續(xù)提高產(chǎn)量已經(jīng)成為水稻生產(chǎn)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)，培育高產(chǎn)水稻品種對于保障國家糧食安全和解決耕地短缺問題具有重要意義。

2、水稻產(chǎn)量的三個(gè)決定因素包括單株有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和粒重，而粒型大小是千粒重的主要決定因素，直接影響產(chǎn)量。因此，克隆粒型相關(guān)的基因并深入研究和闡明控制籽粒大小的分子和遺傳機(jī)制，可為水稻高產(chǎn)育種提供重要基因資源和分子育種策略，為培育高產(chǎn)水稻品種奠定基礎(chǔ)。

3、本發(fā)明提供了新的基因tgw7的突變體。出乎預(yù)料地，本發(fā)明人首次發(fā)現(xiàn)，通過使水稻tgw7蛋白的c端失活可以顯著增加水稻種子粒寬，并且通過對水稻tgw7蛋白c端的失活突變，獲得水稻種子粒寬和千粒重顯著增加的水稻植物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及水稻tgw7基因的突變體及其用于增加水稻種子粒寬并增加水稻產(chǎn)量的用途，以及獲得高產(chǎn)水稻和增加水稻產(chǎn)量的方法。

2、在第一方面中，本發(fā)明提供一種核酸分子，其為tgw7基因的突變體，其與序列seqid?no:1的野生型tgw7基因相比，包括使編碼的tgw7蛋白的c端失活的突變。

3、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述突變包括：序列seq?id?no:1的第1699和1700位的堿基aa缺失；或第1678-1685位的堿基tctcatat缺失；或第1600位點(diǎn)后插入1個(gè)堿基t；或第1601位點(diǎn)后插入1個(gè)堿基a。

4、在第二方面中，本發(fā)明涉及由第一方面的突變的tgw7基因表達(dá)的蛋白質(zhì)。

5、在第三方面中，本發(fā)明涉及用于對序列為seq?id?no:1的tgw7基因進(jìn)行基因編輯以獲得前述突變的tgw7基因的grna分子。

6、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述grna的序列包括seq?id?no:5或seq?id?no:13。

7、在第四方面中，本發(fā)明涉及用于獲得第一方面的突變的tgw7基因的方法，包括使用第三方面的grna分子對序列seq?id?no:1的野生型tgw7基因進(jìn)行基因編輯。

8、在第五方面中，本發(fā)明涉及一種載體，其包含第三方面的grna分子。

9、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述載體為包含所述grna分子的pyl-hu-u3-ccdb-trna(k1)載體(武漢伯遠(yuǎn)生物科技有限公司，貨號#rec40-1：單子葉基因編輯載體試劑盒(hyg))。

10、在第六方面中，本發(fā)明涉及前述方面的突變的tgw7基因或蛋白質(zhì)或grna分子或載體用于增加水稻種子粒寬或增加水稻產(chǎn)量的用途。

11、在第七方面中，本發(fā)明涉及增加水稻種子粒寬或增加水稻產(chǎn)量的方法，包括使序列seq?id?no:1的tgw7基因編碼的tgw7蛋白的c端失活，從而增加水稻種子粒寬或增加水稻產(chǎn)量。

12、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述方法包括通過化學(xué)誘變法或基因編輯法使序列seq?id?no:1的水稻tgw7基因產(chǎn)生突變，從而使編碼的tgw7蛋白的c端失活。

13、在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，水稻tgw7基因的突變包括：將水稻tgw7基因的第1699和1700位的堿基aa缺失；或?qū)⑺総gw7基因的第1678-1685位的堿基tctcatat缺失；或?qū)⑺総gw7基因的第1600位點(diǎn)后插入1個(gè)堿基t；或?qū)⑺総gw7基因的第1601位點(diǎn)后插入1個(gè)堿基a。

14、在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述基因編輯法包括采用第三方面的grna分子使水稻tgw7基因產(chǎn)生突變。

15、在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述化學(xué)誘變法包括輻射誘變。

16、在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述方法包括用根據(jù)第五方面的載體轉(zhuǎn)化愈傷組織或植物細(xì)胞，然后使所述愈傷組織或植物細(xì)胞再生出水稻植物，從而獲得種子粒寬或產(chǎn)量增加的水稻植物。

17、在第八方面中，本發(fā)明涉及制備水稻植物的方法，包括用第五方面的載體轉(zhuǎn)化愈傷組織或植物細(xì)胞，然后使所述愈傷組織或植物細(xì)胞再生出水稻植物。

18、在第九方面，本發(fā)明涉及水稻植物種子，粳稻oryza?sativa?subsp.keng，以保藏號cgmccno.46090保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏日期為2024年8月26日。與野生型水稻種子相比，該種子及其子代種子粒寬和千粒重顯著增加。

19、在第十方面，本發(fā)明涉及前述保藏的水稻種子用于增加水稻產(chǎn)量的用途。

20、在第十一方面，本發(fā)明涉及增加水稻產(chǎn)量的方法，包括生長前述保藏的水稻種子，并收獲所得水稻植物的種子。

21、在第十二方面，本發(fā)明涉及制備水稻植物的方法，包括生長前述保藏的水稻種子至水稻植物。

22、總之，本發(fā)明人首次發(fā)現(xiàn)，通過使水稻tgw7蛋白的c端失活可以顯著增加水稻種子粒寬，從而顯著增加水稻產(chǎn)量。基于此，本發(fā)明人進(jìn)一步獲得產(chǎn)量顯著增加的水稻植物。

技術(shù)特征：

1.一種突變的tgw7基因，其與序列seq?id?no:1的野生型tgw7基因相比，包括使編碼的tgw7蛋白的c端失活的突變；

2.一種由權(quán)利要求1所述的突變的tgw7基因表達(dá)的蛋白質(zhì)。

3.一種grna分子，所述grna的序列包括seq?id?no:5或seq?id?no:13。

4.一種用于獲得權(quán)利要求1所述的突變的tgw7基因的方法，包括使用權(quán)利要求3所述的grna分子對序列seq?id?no:1的野生型tgw7基因進(jìn)行基因編輯。

5.一種載體，其包含權(quán)利要求3所述的grna分子；優(yōu)選地，所述載體為包含所述grna分子的pyl-hu-u3-ccdb-trna(k1)載體。

6.權(quán)利要求1所述的突變的tgw7基因或權(quán)利要求2所述的蛋白質(zhì)或根據(jù)權(quán)利要求3的grna分子或根據(jù)權(quán)利要求5的載體用于增加水稻種子粒寬或增加水稻產(chǎn)量的用途。

7.一種增加水稻種子粒寬或增加水稻產(chǎn)量的方法，包括使序列seq?id?no:1的野生型tgw7基因編碼的tgw7蛋白的c端失活，從而增加水稻種子粒寬或增加水稻產(chǎn)量。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過化學(xué)誘變法或基因編輯法使序列seq?id?no:1的野生型水稻tgw7基因產(chǎn)生突變，從而使編碼的tgw7蛋白的c端失活；

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法包括用根據(jù)權(quán)利要求5的載體轉(zhuǎn)化愈傷組織或植物細(xì)胞，然后使所述愈傷組織或植物細(xì)胞再生出水稻植物，從而獲得種子粒寬或產(chǎn)量增加的水稻植物。

10.一種制備水稻植物的方法，包括用根據(jù)權(quán)利要求5的載體轉(zhuǎn)化水稻愈傷組織或植物細(xì)胞，然后使所述愈傷組織或植物細(xì)胞再生出水稻植物。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及水稻TGW7基因及其突變體、其編碼蛋白及其在提高植物產(chǎn)量育種中的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：周坤能,李澤福,夏加發(fā),云鵬,張彩娟,郝棲賢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24