一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310421680.X

申请日:

2013.09.17

公开号:

CN103451228A

公开日:

2013.12.18

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C12N 15/82申请日:20130917|||公开

IPC分类号:

C12N15/82; C12N15/29; A01H4/00; A01H5/00

主分类号:

C12N15/82

申请人:

淮阴师范学院

发明人:

高清松; 杨立明; 刘廷武; 张云峰

地址:

223300 江苏省淮安市长江西路111号

优先权:

专利代理机构:

南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204

代理人:

邱兴天

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内容摘要

本发明公开了一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法,包括OsABC1-2基因过量表达载体的构建步骤和OsABC1-2过表达转基因植株的获得步骤。本发明通过在粳稻中过量表达OsABC1-2基因,显著提高了种子大小和粒重,并增强了对黑暗处理诱导叶片衰老的抗性。因而,该基因是水稻粒型性状的一个新的调控因子,在提高水稻的种子大小和粒重以及增加作物产量上具有潜在的工业应用价值,产生更高的经济效益。

权利要求书

权利要求书
1.  一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)OsABC1-2基因过表达载体的构建
以野生型粳稻品种中花11 cDNA为模板,设计一对引物,扩增OsABC1-2基因,引物序列如下:
OsABC1-2OE-F:5’-AAAAGGATCCCGCCCTCGCGATGTCGGCC-3’,
OsABC1-2OE-R:5’-AAAAACTAGTCCGATGGCTATGCTACAACG-3’,
在引物两端分别引入了限制性内切酶BamH I和Spe I的识别位点;PCR扩增产物用胶回收试剂盒(TaKaRa, 805A)纯化,并利用BamH I和Spe I酶切后,连入用相同限制性酶切割的pCAMBIA1301-UbiNOS载体;重组质粒采用热击转化法转化大肠杆菌DH5α,转化物在含卡那霉素的LB平板上筛选,挑选阳性克隆,提取质粒后测序验证正确,获得OsABC1-2过表达载体;其中,OsABC1-2基因序列如SEQ ID NO.1所示;
2)OsABC1-2过表达转基因植株的获得
将测序正确的OsABC1-2过表达载体通过电击法转入农杆菌菌株EHA105中;将粳稻品种中花11未成熟种子带壳灭菌,在超净工作台上分离出未成熟胚,接种在诱导愈伤培养基上;暗培养6d后挑选生长旺盛,颜色浅黄的胚性愈伤组织,作为转化的受体;将带有OsABC1-2过表达重组质粒的农杆菌EHA105菌株培养至对数生长期,离心收集菌体,并用加入乙酰丁香酮的AAM培养基重悬后,倒入愈伤组织进行侵染;侵染结束后的愈伤组织在共培养基上培养3d,然后在含有50 mg L-1潮霉素的选择培养基上筛选抗性愈伤组织,经两代筛选以后,将抗性愈伤组织进行预分化处理和分化再生;再生小苗转入1/2MS培养基上生根壮苗;小苗经练苗处理后移入大田种植。

2.  根据权利要求1所述的调控水稻籽粒大小和粒重的方法,其特征在于:所述OsABC1-2基因表达蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

3.  根据权利要求1所述的调控水稻籽粒大小和粒重的方法,其特征在于:用于realtime PCR检测OsABC1-2基因的特异性引物OsABC1-2F和OsABC1-2R,引物序列如下:
OsABC1-2F:5’-AAGTCAGATGGTGCCAAGAG-3’
OsABC1-2R:5’-AACAGCATACCGACCTAACC-3’。

说明书

说明书一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法
技术领域
本发明涉及基因工程技术领域,具体涉及一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法。
背景技术
水稻是最重要的粮食作物之一,养活了全世界一半以上的人口。随着人口的增长和生活水平的提高,人们对稻米无论从产量还是品质上均提出越来越高的要求。据推算,至2025年,全球人口将超过80亿,以稻米为主食的人口数量将增至35亿。按最保守的估计,由于人口增长而导致稻米需求量的增加至少达3亿吨。水稻产量的提高,依靠扩大种植面积的潜力已很有限。由于受水资源和耕地面积的限制,加上经济发展和城市化的推进,不少产稻国家的水稻种植面积实际上已有所下降。为此,今后将主要依赖于单位面积产量的提高来进一步提高水稻产量。
粒形性状包括粒长、粒宽、粒厚、粒重和长宽比等,是水稻产量的重要构成因子。控制水稻粒形遗传的数量性状基因座(QTLs)的定位、相关基因的克隆和应用已有较多研究报道。GS3是一个控制水稻粒长的主效基因,定位在第三号染色体着丝粒附近。该基因由五个外显子组成,其第二个外显子的一个无义突变导致蛋白C端的缺失,从而引起大粒品种的籽粒变大。通过RNA干涉抑制GS3的表达显著提高了小粒品种川7的粒长和粒重。GW2和qSW5/GW5均为控制水稻粒宽的QTL。其中GW2定位在水稻第2号染色体的短臂上,编码一个新的泛素蛋白连接酶。GW2功能的缺失增加了颖壳细胞的数目,导致颖壳变大、粒宽和粒重增加。通过分子标记选择将大粒品种的GW2基因导入小粒品种中,其粒重和单株产量分别增加了49.8 %和20 %。qSW5/GW5定位于水稻第5号染色体短臂。该基因编码一个由144个氨基酸残基组成的蛋白,通过泛素蛋白酶体途径负调控水稻颖壳细胞的数目,进而控制粒宽、粒重和产量。目前所分离的粒形基因多为控制粒形性状的负调控因子。近来,Li等(Li Y-B, Fan C-C, Xing Y-Z, Jiang Y-H, Luo L-J, Sun L, Shao D, Xu C-J, Li X-H, Xiao J-H, He Y-Q, Zhang Q-F. Natural variation in GS5 plays an important role in regulating grain size and yield in rice. Nature Genetics. 2011, 43: 1266-1269)克隆了一个控制水稻籽粒大小的QTL,GS5。该基因编码一个推定的丝氨酸羧肽酶,正调控粒宽、籽粒灌浆和粒重。在粳稻品种中花11中过量表达GS5显著提高了水稻籽粒的大小和产量。
发明内容
发明目的:针对现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法,通过在粳稻中过量表达OsABC1-2基因,显著提高了种子大小和粒重,并增强了对黑暗处理诱导叶片衰老的抗性,以使其满足使用要求。
技术方案:为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法,包括以下步骤:
1)OsABC1-2基因过表达载体的构建
以野生型粳稻品种中花11 cDNA为模板,设计一对引物,扩增OsABC1-2基因,引物序列如下:
OsABC1-2OE-F:5’-AAAAGGATCCCGCCCTCGCGATGTCGGCC-3’,
OsABC1-2OE-R:5’-AAAAACTAGTCCGATGGCTATGCTACAACG-3’,
在引物两端分别引入了限制性内切酶BamH I和Spe I的识别位点;PCR扩增产物用胶回收试剂盒(TaKaRa, 805A)纯化,并利用BamH I和Spe I酶切后,连入用相同限制性酶切割的pCAMBIA1301-UbiNOS载体;重组质粒采用热击转化法转化大肠杆菌DH5α,转化物在含卡那霉素的LB平板上筛选,挑选阳性克隆,提取质粒后测序验证正确,获得OsABC1-2过表达载体;其中,OsABC1-2基因序列如SEQ ID NO.1所示;
2)OsABC1-2过表达转基因植株的获得
将测序正确的OsABC1-2过表达载体通过电击法转入农杆菌菌株EHA105中;将粳稻品种中花11未成熟种子带壳灭菌,在超净工作台上分离出未成熟胚,接种在诱导愈伤培养基上;暗培养6d后挑选生长旺盛,颜色浅黄的胚性愈伤组织,作为转化的受体;将带有OsABC1-2过表达重组质粒的农杆菌EHA105菌株培养至对数生长期,离心收集菌体,并用加入乙酰丁香酮的AAM培养基重悬后倒入愈伤组织进行侵染;侵染结束后的愈伤组织在共培养基上培养3d,然后在含有50 mg L-1潮霉素的选择培养基上筛选抗性愈伤组织,经两代筛选以后,将抗性愈伤组织进行预分化处理和分化再生;再生小苗转入1/2MS培养基上生根壮苗;小苗经练苗处理后移入大田种植。
所述的调控水稻籽粒大小和粒重的方法,所述OsABC1-2基因表达蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
用于realtime PCR检测OsABC1-2基因的特异性引物OsABC1-2F和OsABC1-2R,引物序列如下:
OsABC1-2F:5’-AAGTCAGATGGTGCCAAGAG-3’
OsABC1-2R:5’-AACAGCATACCGACCTAACC-3’。
可用现有的植物表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。
所述植物表达载体包括双元农杆菌载体(如pBI121、pBin19、pCAMBIA2301、pCAMBIA3301、pCAMBIA1301-UbiN、pCAMBIA1300 等)和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域,即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA 加工或基因表达的DNA 片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA 前体的3’端,如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti) 质粒基因(如胭脂合成酶Nos 基因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3’端转录的非翻译区均具有类似功能。
使用所述基因构建重组植物表达载体时,在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子、组成型启动子或诱导型启动子,如花椰菜花叶病毒(CAMV) 35S启动子、玉米的泛素启动子(Ubiquitin)、胁迫诱导型启动子Rd29A等,它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用;此外,使用本发明的基因构建植物表达载体时,还可使用增强子,包括翻译增强子或转录增强子,这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等,但必需与编码序列的阅读框相同,以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的,可以是天然的,也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。
为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选,可对所用植物表达载体进行加工,如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等) 或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因) 等。从转基因植物的安全性考虑,可不加任何选择性标记基因,直接以逆境筛选转化植株。
携带有所述基因的表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织,并将转化的植物组织培育成植株。
有益效果:与现有技术相比,本发明通过在粳稻中过量表达OsABC1-2基因,显著提高了种子大小和粒重,并增强了对黑暗处理诱导叶片衰老的抗性。因而,该基因是水稻粒型性状的一个新的调控因子,在提高水稻的种子大小和粒重以及增加作物产量上具有潜在的工业应用价值,产生更高的经济效益。
附图说明
图1是OsABC1-2基因过表达载体的构建示意图;
图2是OsABC1-2基因在野生型中花11(ZH11)和过表达转基因株系(OE)中的相对表达情况;
图3是野生型中花11和过表达转基因植株种子大小比较图;
图4是野生型中花11和过表达转基因植株黑暗处理下的抗性比较图。
具体实施方法
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例中所使用的实验方法若无特殊说明,均为常规操作方法,所使用的材料、试剂等,若无特殊说明,均可从商业途径获得。所述的百分含量,如无特别说明,均为质量百分含量。
实施例1  OsABC1-2过表达转基因株系的获得及表型分析
1)OsABC1-2过表达载体的构建
采用RNAsimple总RNA提取试剂盒(Tiangen,DP419)提取粳稻品种中花11叶片总RNA,利用PrimeScript 1st Strand cDNA Synthesis Kit(TaKaRa,6110A)试剂盒方法反转录成cDNA。反转录步骤如下:取RNA样品3μg,分别加入50μmol L-1 OligodT primer 1μl和10mmol L-1 dNTP mixture 1μl,用RNase free dH2O补足体积10μl,65℃保温5min后,冰上迅速冷却;变性后的反应液分别加入5×PrimeScript Buffer 4μl, 40U μl-1 RNase Inhibitor 0.5μl,200U μl-1 PrimeScript RTase 1μl,用RNase free dH2O补足体积20μl,缓慢混匀;按下列条件进行反转录反应:42℃ 60min,70℃ 15min,冰上放置。以cDNA为模板,设计一对引物,利用PrimeSTAR HS DNA Polymerase with GC Buffer(TaKaRa,044A)扩增OsABC1-2基因编码区片段,引物序列如下:
OsABC1-2OE-F:5’-AAAAGGATCCCGCCCTCGCGATGTCGGCC-3’,
OsABC1-2OE-R:5’-AAAAACTAGTCCGATGGCTATGCTACAACG-3’,
PCR反应体系:2×PrimeSTAR GC Buffer 25μl,2.5mmol L-1 dNTP mixture 4μl,10μmol L-1 OsABC1-2OE-F、OsABC1-2OE-R引物各2μl,cDNA模板2μl,2.5 U μl-1 PrimeSTAR HS DNA Polymerase 0.5μl,用灭菌蒸馏水补足体积50μl。
PCR反应条件:95℃变性5min;然后98℃变性10s,68℃延伸3min,扩增35个循环;最后在72℃下延伸10min。
在引物两端分别引入了限制性内切酶BamH I和Spe I的识别位点。PCR扩增产物用胶回收试剂盒(TaKaRa, 805A)纯化,并利用BamH I和Spe I酶切后,连入用相同限制性酶切割的pCAMBIA1301-UbiNOS载体(图1)。连接反应是利用T4 DNA Ligase(TaKaRa,2011A)进行。反应体系和条件为:10×T4 DNA Ligase Buffer 2.5μl,酶切回收后的基因片段300ng,载体DNA片段100ng,350U μl-1 T4 DNA Ligase 1μl,用灭菌蒸馏水补足体积25μl,16℃过夜连接。重组质粒采用热击转化法转化大肠杆菌DH5α。具体步骤为:将DH5α感受态细胞放置于冰上融化;将连接产物10μl、感受态细胞50μl置于1.5mL灭菌管中,轻轻混匀后于冰上放置30min;将上述混合物于42℃水浴锅中热击45s,立即放回冰上,静置2min;在超净工作台上加LB液体培养基800μl,37℃振荡培养1h;吸取上述转化物涂布在含卡那霉素的LB平板上过夜筛选。挑选阳性克隆,提取质粒后测序,获得OsABC1-2过表达载体。
测序获得的序列如SEQ ID NO.1所示,即为调控水稻籽粒大小和粒重的基因OsABC1-2,表达的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
2)OsABC1-2过表达转基因植株的获得和表型分析
将测序正确的OsABC1-2过表达载体通过电击法转入农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)菌株EHA105中,利用农杆菌介导法转化粳稻品种中花11。转化的具体方法是将粳稻品种中花11未成熟种子带壳灭菌,在超净工作台上分离出未成熟胚,尖头朝下接种在诱导愈伤培养基N6D2上;暗培养6d后挑选生长旺盛,颜色浅黄的胚性愈伤组织,作为转化的受体;将带有OsABC1-2过表达重组质粒的农杆菌EHA105菌株培养至对数生长期,离心收集菌体,并用AAM培养基重悬;倒入愈伤组织浸泡15-20min,并不时摇动;侵染结束后的愈伤组织在N6D2C培养基上于28℃暗培养3d,然后分别在CCD2S1和CCD2S2选择培养基上进行两代筛选;将抗性愈伤组织转入CCA培养基上于24-26℃暗培养条件下进行预分化处理10d;经预分化处理的愈伤组织转入MSR培养基在25℃光培养下分化再生;再生小苗转入1/2MS培养基上生根壮苗;小苗在阴凉处用凉开水练苗3d后移入大田种植,按常规方法进行管理和收获。
参照Liu Q-Q, Chen X-H, Wang X-W, Peng L-T, Gu M-H. A rapid simple method of assaying hygromycin resistance in transgenic rice plants. Journal of Agricultural Biotechnology(农业生物技术学报),2001, 9(3):264-265(in Chinese)所提供的方法对转基因再生植株进行潮霉素抗性检测,共获得了16株转基因阳性植株。
采用RNAsimple总RNA提取试剂盒(Tiangen, DP419)分别提取野生型中花11和OsABC1-2过表达转基因株系总RNA,利用PrimeScript RT reagent Kit with gDNA Eraser(TaKaRa, 047A)试剂盒所述方法反转录成cDNA,以OsABC1-2基因编码区特异性引物OsABC1-2F和OsABC1-2R进行realtime PCR,以水稻Actin1基因作为内参。引物序列如下:
OsABC1-2F:5’-AAGTCAGATGGTGCCAAGAG-3’
OsABC1-2R:5’-AACAGCATACCGACCTAACC-3’
Actin1F:5’ –CCCCTCCTGAAAGGAAGTA-3’
Actin1R:5’-GGTCCGAAGAATTAGAAGCA-3’
PCR反应利用SYBR Premix Ex Taq II(TaKaRa, 820A)在7500 realtime PCR仪(Applied Biosystems)上进行。PCR体系为:2×SYBR Premix Ex Taq II 25 μl,10 μmol L-1上下游引物各2 μl,50×ROX Reference Dye II 1 μl,cDNA模板4 μl,灭菌蒸馏水16 μl,总体积50 μl。
PCR条件为:95℃ 30s预变性;95℃ 5s变性,50℃ 30s退火,72℃ 30s延伸,40个循环。
Realtime PCR结果表明,OsABC1-2基因的表达上调了3倍以上(图2)。田间种植的过表达转基因植株表型与野生型中花11无显著差异。然而过表达株系种子显著大于野生型(图3)。过表达株系种子粒长平均比野生型增加了0.69 mm,粒宽平均增加了0.36 mm,千粒重平均增加了1.05 g(表1),表中,粒长和粒宽为随机选择的30粒种子的平均值,千粒重为10个单株种子的平均值。
表1野生型中花11和OsABC1-2过表达转基因株系种子对比。
材料粒长(mm)粒宽(mm)千粒重(g)中花117.12±0.243.16±0.1524.36±0.30OsABC1-2过表达7.81±0.29 **3.52±0.07 **25.41±0.37 **
**:P<0.01。
实施例2  OsABC1-2过表达转基因株系黑暗处理下的抗性分析
野生型中花11和过表达转基因株系种子均在MS培养基上萌发,过表达株系培养基中加入50 mg L-1潮霉素进行筛选。在培养基中生长2周后,幼苗转移到盛土的小盆中继续生长。4周大的植株用于黑暗处理。在26℃的培养箱中黑暗处理72小时以后,中花11和过表达植株叶片均出现一定程度的黄化表型。然而,与对照相比过表达植株叶片仍保持绿色并具有较强的生活力(图4)。利用PAM2100叶绿素荧光仪进一步对叶片叶绿素荧光参数进行测定表明,过表达植株PS Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和PS Ⅱ实际光合量子产量(Yield)均显著高于野生型对照。这些结果说明OsABC1-2基因过表达显著增强了对黑暗处理诱导叶片衰老的抗性。
以上实施例是使用的培养基配方,具体如下:
N6D2培养基的组成及浓度如下:
大量元素:(NH4)2SO4 463 mg L-1,KNO3 2830 mg L-1,CaCl2·2H2O 166 mg L-1,MgSO4·7H2O 185 mg L-1,KH2PO4 400 mg L-1;
微量元素:KI 0.8 mg L-1,H3BO3 1.6 mg L-1,MnSO4·4H2O 4.4 mg L-1,ZnSO4·7H2O 1.5 mg L-1;
铁盐:FeSO4·7H2O 27.8 mg L-1,Na2-EDTA·2H2O 37.3 mg L-1;
有机成分:肌醇100 mg L-1,甘氨酸2 mg L-1,烟酸0.5 mg L-1,盐酸硫胺素B1 1mg L-1,盐酸吡哆醇B6 0.5 mg L-1;
水解酪蛋白0.5 g L-1,蔗糖30 g L-1,2,4-D 2 mg L-1,植物凝胶2.5 g L-1,其余为水,pH5.8。
AAM培养基的组成及浓度如下:
大量元素:CaCl2·2H2O 440 mg L-1,MgSO4·7H2O 370 mg L-1,KH2PO4 170 mg L-1,KCl 2940 mg L-1;
微量元素:KI 0.83 mg L-1,H3BO3 6.2 mg L-1,MnSO4·4H2O 22.3 mg L-1,ZnSO4·7H2O 8.6 mg L-1,Na2MoO4·2H2O 0.25 mg L-1,CuSO4·5H2O 0.025 mg L-1,CoCl2·6H2O 0.025 mg L-1;
铁盐:FeSO4·7H2O 27.8 mg L-1,Na2-EDTA·2H2O 37.3 mg L-1;
有机成分:肌醇100 mg L-1,烟酸0.5 mg L-1,盐酸硫胺素B1 0.1 mg L-1,盐酸吡哆醇B6 0.5 mg L-1,天冬氨酸266 mg L-1,精氨酸228 mg L-1,谷氨酰胺877 mg L-1,甘氨酸75 mg L-1;
水解酪蛋白0.5 g L-1,葡萄糖36 g L-1,蔗糖68.5 g L-1,乙酰丁香酮100 μmol L-1,其余为水,pH5.2。
N6D2C培养基的组成及浓度如下:
大量元素:(NH4)2SO4 463 mg L-1,KNO3 2830 mg L-1,CaCl2·2H2O 166 mg L-1,MgSO4·7H2O 185 mg L-1,KH2PO4 400 mg L-1;
微量元素:KI 0.8 mg L-1,H3BO3 1.6 mg L-1,MnSO4·4H2O 4.4 mg L-1,ZnSO4·7H2O 1.5 mg L-1;
铁盐:FeSO4·7H2O 27.8 mg L-1,Na2-EDTA·2H2O 37.3 mg L-1;
有机成分:肌醇100 mg L-1,甘氨酸2 mg L-1,烟酸0.5 mg L-1,盐酸硫胺素B1 1mg L-1,盐酸吡哆醇B6 0.5 mg L-1;
水解酪蛋白0.5 g L-1,葡萄糖10 g L-1,蔗糖30 g L-1,2,4-D 2 mg L-1,植物凝胶2.5 g L-1,乙酰丁香酮100μmol L-1,其余为水,pH5.2。
CCD2S1培养基的组成及浓度如下:
大量元素:NH4NO3 640 mg L-1,KNO3 1212 mg L-1,CaCl2·2H2O 588 mg L-1,MgSO4·7H2O 247 mg L-1,KH2PO4 136 mg L-1;
微量元素:KI 0.83 mg L-1,H3BO3 3.1 mg L-1,MnSO4·4H2O 11.15 mg L-1,ZnSO4·7H2O 5.76 mg L-1,Na2MoO4·2H2O 0.24 mg L-1,CuSO4·5H2O 0.025 mg L-1,CoCl2·6H2O 0.028 mg L-1;
铁盐:FeSO4·7H2O 27.8 mg L-1,Na2-EDTA·2H2O 37.3 mg L-1;
有机成分:肌醇90 mg L-1,甘氨酸2 mg L-1,烟酸6 mg L-1,盐酸硫胺素B1 8.5 mg L-1,盐酸吡哆醇B6 1 mg L-1;
水解酪蛋白0.5 g L-1,蔗糖20 g L-1,甘露醇36.43 g L-1,2,4-D 2 mg L-1,植物凝胶2.5 g L-1,头孢霉素600 mg L-1,潮霉素25 mg L-1,其余为水,pH5.8。
CCD2S2培养基的组成及浓度如下:
大量元素:NH4NO3 640 mg L-1,KNO3 1212 mg L-1,CaCl2·2H2O 588 mg L-1,MgSO4·7H2O 247 mg L-1,KH2PO4 136 mg L-1;
微量元素:KI 0.83 mg L-1,H3BO3 3.1 mg L-1,MnSO4·4H2O 11.15 mg L-1,ZnSO4·7H2O 5.76 mg L-1,Na2MoO4·2H2O 0.24 mg L-1,CuSO4·5H2O 0.025 mg L-1,CoCl2·6H2O 0.028 mg L-1;
铁盐:FeSO4·7H2O 27.8 mg L-1,Na2-EDTA·2H2O 37.3 mg L-1;
有机成分:肌醇90 mg L-1,甘氨酸2 mg L-1,烟酸6 mg L-1,盐酸硫胺素B1 8.5 mg L-1,盐酸吡哆醇B6 1 mg L-1;
水解酪蛋白0.5 g L-1,蔗糖20 g L-1,甘露醇36.43 g L-1,2,4-D 2 mg L-1,植物凝胶2.5 g L-1,头孢霉素300 mg L-1,潮霉素50 mg L-1,其余为水,pH5.8。
CCA培养基的组成及浓度如下:
大量元素:NH4NO3 640 mg L-1,KNO3 1212 mg L-1,CaCl2·2H2O 588 mg L-1,MgSO4·7H2O 247 mg L-1,KH2PO4 136 mg L-1;
微量元素:KI 0.83 mg L-1,H3BO3 3.1 mg L-1,MnSO4·4H2O 11.15 mg L-1,ZnSO4·7H2O 5.76 mg L-1,Na2MoO4·2H2O 0.24 mg L-1,CuSO4·5H2O 0.025 mg L-1,CoCl2·6H2O 0.028 mg L-1;
铁盐:FeSO4·7H2O 27.8 mg L-1,Na2-EDTA·2H2O 37.3 mg L-1;
有机成分:肌醇90 mg L-1,甘氨酸2 mg L-1,烟酸6 mg L-1,盐酸硫胺素B1 8.5 mg L-1,盐酸吡哆醇B6 1 mg L-1;
水解酪蛋白0.3 g L-1,麦芽糖20 g L-1,脯氨酸0.5 g L-1,6-BA 2 mg L-1,NAA 1 mg L-1,ABA 5 mg L-1,植物凝胶2.5 g L-1,头孢霉素300 mg L-1,潮霉素50 mg L-1,其余为水,pH5.8。
MSR培养基的组成及浓度如下:
大量元素:NH4NO3 1650 mg L-1,KNO3 1900 mg L-1,CaCl2·2H2O 440 mg L-1,MgSO4·7H2O 370 mg L-1,KH2PO4 170 mg L-1;
微量元素:KI 0.83 mg L-1,H3BO3 6.2 mg L-1,MnSO4·4H2O 22.3 mg L-1,ZnSO4·7H2O 8.6 mg L-1,Na2MoO4·2H2O 0.25 mg L-1,CuSO4·5H2O 0.025 mg L-1,CoCl2·6H2O 0.025 mg L-1;
铁盐:FeSO4·7H2O 27.8 mg L-1,Na2-EDTA·2H2O 37.3 mg L-1;
有机成分:肌醇100 mg L-1,甘氨酸2 mg L-1,烟酸0.5 mg L-1,盐酸硫胺素B1 0.1 mg L-1,盐酸吡哆醇B6 0.5 mg L-1;
水解酪蛋白0.3 g L-1,蔗糖30 g L-1,山梨醇20 g L-1,6-BA 2 mg L-1,NAA 0.2 mg L-1,玉米素0.2 mg L-1,KT 0.5 mg L-1,植物凝胶2.5 g L-1,头孢霉素300 mg L-1,潮霉素50 mg L-1,其余为水,pH5.8。
1/2MS培养基的组成及浓度如下:
大量元素:NH4NO3 825 mg L-1,KNO3 950 mg L-1,CaCl2·2H2O 220 mg L-1,MgSO4·7H2O 185 mg L-1,KH2PO4 85 mg L-1;
微量元素:KI 0.83 mg L-1,H3BO3 6.2 mg L-1,MnSO4·4H2O 22.3 mg L-1,ZnSO4·7H2O 8.6 mg L-1,Na2MoO4·2H2O 0.25 mg L-1,CuSO4·5H2O 0.025 mg L-1,CoCl2·6H2O 0.025 mg L-1;
铁盐:FeSO4·7H2O 27.8 mg L-1,Na2-EDTA·2H2O 37.3 mg L-1;
有机成分:肌醇100 mg L-1,甘氨酸2 mg L-1,烟酸0.5 mg L-1,盐酸硫胺素B1 0.1 mg L-1,盐酸吡哆醇B6 0.5 mg L-1;
水解酪蛋白0.3 g L-1,蔗糖30 g L-1,NAA 1 mg L-1,多效唑6 mg L-1,植物凝胶2.5 g L-1,其余为水,pH5.8。
                         SEQUENCE LISTING
 
<110>  淮阴师范学院
 
<120>  一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法
 
<130>  100
 
<160>  8    
 
<170>  PatentIn version 3.3
 
<210>  1
<211>  2292
<212>  DNA
<213>  Oryza sativa
 
<400>  1
atgtcggccg cggccggggc ggccaccctc gtcgcctcct ccgcctcgct ctccgtgccc     60
 
gaccacctcc gcctccgccg cttccgcctc cacctccacc cgcgcccgcc gccgccgcat    120
 
ccccagctcc ggtcccgctc cctccggcag cgccgccgct tcgtgctcgc cgtgctgcag    180
 
gaggaccggt ccccctccgc gccggatgag gaggcgagga ggtacgggct caacgggagc    240
 
gccccgagca gcggggtcgg gtacgacgat gccgccgtgg aggcctacct cgggaccaac    300
 
ggcaacggga gggggaacgg tgcggcggcg gtggtgaagc ccgccgcgga gtcacggagc    360
 
agcgccgcct tggtgtccgc ggggcctggg ccgggggatg atgagaggag gaggaaggag    420
 
cgggtggagg agatcggcag ggaggacgcc tggttcaagc agagcggcgg ggattccaag    480
 
cccgaggtgt ctgtcgctcc tggaggtcgc tggaatcggt ttaaaaccta ttcgacgatt    540
 
caaaggacgt tggaaatatg gggctttgtt tttaaattta tattcagatc ttggctcaat    600
 
aatcagaagt tcacttatcg aggagggatg acggaggaga aaagggtaat gaggaggaaa    660
 
gttcttgcca agtggcttaa ggagagtatt ttgagactag gtcccacatt tatcaaaatt    720
 
gggcagcagt tctccaccag agtggacatt cttccacagg aatatgtcga ccagttatct    780
 
gaattacagg accaagttcc tccatttcct tcagagacag cggtgtcaat tattgaggaa    840
 
gagctagggg catctgtgaa taagattttt gatcgatttg actttgaacc aatagctgct    900
 
gctagcctcg gccaggttca tcgggcatgc ttgaatggca aagaagttgt catcaaagtg    960
 
caaaggcctg gtctgaagga gctatttgat attgatctga aaaacttaag ggtaatagca   1020
 
gaataccttc agaaagtgga ccctaagtca gatggtgcca agagagactg ggttgctatc   1080
 
tatgatgagt gcgcatctgt tttgtatcag gaaatagact atacaaagga agcatttaat   1140
 
gctgaaaaat tttctgaaaa cttcaaaaat atggattatg tgaaggttcc agagattttg   1200
 
tgggagtata ctacacctca ggtcttaaca atggaatacg tcccaggaat caagataaat   1260
 
aggataaagc agctagataa gttaggagtt gatcggaaaa ggttaggtcg gtatgctgtt   1320
 
gagtcgtacc tggagcagat cttatctcat ggatttttcc atgcagatcc gcatccagga   1380
 
aatattgctg ttgatgatgt caacggtggg aggcttatct tctacgactt tggaatgatg   1440
 
ggaagcatta gtccaaatat ccgggaaggg ttgctcgaag cattctatgg agtttatgaa   1500
 
aaagatcctg ataaagtgct tcaatcaatg attcaaatgg gtgtccttgt tcctactgga   1560
 
gatatgacgg ctgtcagaag aacagctcaa tttttccttg atagcttcga agagcgttta   1620
 
gcagcacaaa ggaaagaaag agagatggcg actgaggaac ttggatttaa gaagcaatta   1680
 
actaaggagg agaagtttga aaagaagaag caaaggcttg ctgctatcgg agaggatctt   1740
 
ttgtcaattg ctgctgatca accatttcga tttcctgcca cctttacttt tgtggtcaga   1800
 
gcattctcag tactagatgg tatcgggaag ggccttgatc ctagatttga tatcacagag   1860
 
attgctaaac catatgctat ggagttgctt agatttaatg aagctggagt tgaagttatt   1920
 
gtaaaggatg cgaggaagag atgggaaagg cagtcccgtg cattctacaa tttatttcgc   1980
 
cagcccgaca gagttgaaaa gcttgcgcaa atcattgagc gtttggagca aggtgatctc   2040
 
aagcttcgtg tcagaacatt ggagtcagaa agagcattcc aaagagttgc agctgtacag   2100
 
aaaacaattg gatatggagt tgccgcaggt agtttggtaa acctcgccac cgttctctac   2160
 
ctcaattcaa tccggttgcc agcgaccata gcatactctc tctgcgcgtt cttcggccta   2220
 
caagtccttg tcggcctttt gaaggtcaag aagttggatc aacaggagag actgataacc   2280
 
ggcactgctt ga                                                       2292
 
 
<210>  2
<211>  763
<212>  PRT
<213>  Oryza sativa
 
<400>  2
 
Met Ser Ala Ala Ala Gly Ala Ala Thr Leu Val Ala Ser Ser Ala Ser
1               5                   10                  15     
 
 
Leu Ser Val Pro Asp His Leu Arg Leu Arg Arg Phe Arg Leu His Leu
            20                  25                  30         
 
 
His Pro Arg Pro Pro Pro Pro His Pro Gln Leu Arg Ser Arg Ser Leu
        35                  40                  45             
 
 
Arg Gln Arg Arg Arg Phe Val Leu Ala Val Leu Gln Glu Asp Arg Ser
    50                  55                  60                 
 
 
Pro Ser Ala Pro Asp Glu Glu Ala Arg Arg Tyr Gly Leu Asn Gly Ser
65                  70                  75                  80 
 
 
Ala Pro Ser Ser Gly Val Gly Tyr Asp Asp Ala Ala Val Glu Ala Tyr
                85                  90                  95     
 
 
Leu Gly Thr Asn Gly Asn Gly Arg Gly Asn Gly Ala Ala Ala Val Val
            100                 105                 110        
 
 
Lys Pro Ala Ala Glu Ser Arg Ser Ser Ala Ala Leu Val Ser Ala Gly
        115                 120                 125            
 
 
Pro Gly Pro Gly Asp Asp Glu Arg Arg Arg Lys Glu Arg Val Glu Glu
    130                 135                 140                
 
 
Ile Gly Arg Glu Asp Ala Trp Phe Lys Gln Ser Gly Gly Asp Ser Lys
145                 150                 155                 160
 
 
Pro Glu Val Ser Val Ala Pro Gly Gly Arg Trp Asn Arg Phe Lys Thr
                165                 170                 175    
 
 
Tyr Ser Thr Ile Gln Arg Thr Leu Glu Ile Trp Gly Phe Val Phe Lys
            180                 185                 190        
 
 
Phe Ile Phe Arg Ser Trp Leu Asn Asn Gln Lys Phe Thr Tyr Arg Gly
        195                 200                 205            
 
 
Gly Met Thr Glu Glu Lys Arg Val Met Arg Arg Lys Val Leu Ala Lys
    210                 215                 220                
 
 
Trp Leu Lys Glu Ser Ile Leu Arg Leu Gly Pro Thr Phe Ile Lys Ile
225                 230                 235                 240
 
 
Gly Gln Gln Phe Ser Thr Arg Val Asp Ile Leu Pro Gln Glu Tyr Val
                245                 250                 255    
 
 
Asp Gln Leu Ser Glu Leu Gln Asp Gln Val Pro Pro Phe Pro Ser Glu
            260                 265                 270        
 
 
Thr Ala Val Ser Ile Ile Glu Glu Glu Leu Gly Ala Ser Val Asn Lys
        275                 280                 285            
 
 
Ile Phe Asp Arg Phe Asp Phe Glu Pro Ile Ala Ala Ala Ser Leu Gly
    290                 295                 300                
 
 
Gln Val His Arg Ala Cys Leu Asn Gly Lys Glu Val Val Ile Lys Val
305                 310                 315                 320
 
 
Gln Arg Pro Gly Leu Lys Glu Leu Phe Asp Ile Asp Leu Lys Asn Leu
                325                 330                 335    
 
 
Arg Val Ile Ala Glu Tyr Leu Gln Lys Val Asp Pro Lys Ser Asp Gly
            340                 345                 350        
 
 
Ala Lys Arg Asp Trp Val Ala Ile Tyr Asp Glu Cys Ala Ser Val Leu
        355                 360                 365            
 
 
Tyr Gln Glu Ile Asp Tyr Thr Lys Glu Ala Phe Asn Ala Glu Lys Phe
    370                 375                 380                
 
 
Ser Glu Asn Phe Lys Asn Met Asp Tyr Val Lys Val Pro Glu Ile Leu
385                 390                 395                 400
 
 
Trp Glu Tyr Thr Thr Pro Gln Val Leu Thr Met Glu Tyr Val Pro Gly
                405                 410                 415    
 
 
Ile Lys Ile Asn Arg Ile Lys Gln Leu Asp Lys Leu Gly Val Asp Arg
            420                 425                 430        
 
 
Lys Arg Leu Gly Arg Tyr Ala Val Glu Ser Tyr Leu Glu Gln Ile Leu
        435                 440                 445            
 
 
Ser His Gly Phe Phe His Ala Asp Pro His Pro Gly Asn Ile Ala Val
    450                 455                 460                
 
 
Asp Asp Val Asn Gly Gly Arg Leu Ile Phe Tyr Asp Phe Gly Met Met
465                 470                 475                 480
 
 
Gly Ser Ile Ser Pro Asn Ile Arg Glu Gly Leu Leu Glu Ala Phe Tyr
                485                 490                 495    
 
 
Gly Val Tyr Glu Lys Asp Pro Asp Lys Val Leu Gln Ser Met Ile Gln
            500                 505                 510        
 
 
Met Gly Val Leu Val Pro Thr Gly Asp Met Thr Ala Val Arg Arg Thr
        515                 520                 525            
 
 
Ala Gln Phe Phe Leu Asp Ser Phe Glu Glu Arg Leu Ala Ala Gln Arg
    530                 535                 540                
 
 
Lys Glu Arg Glu Met Ala Thr Glu Glu Leu Gly Phe Lys Lys Gln Leu
545                 550                 555                 560
 
 
Thr Lys Glu Glu Lys Phe Glu Lys Lys Lys Gln Arg Leu Ala Ala Ile
                565                 570                 575    
 
 
Gly Glu Asp Leu Leu Ser Ile Ala Ala Asp Gln Pro Phe Arg Phe Pro
            580                 585                 590        
 
 
Ala Thr Phe Thr Phe Val Val Arg Ala Phe Ser Val Leu Asp Gly Ile
        595                 600                 605            
 
 
Gly Lys Gly Leu Asp Pro Arg Phe Asp Ile Thr Glu Ile Ala Lys Pro
    610                 615                 620                
 
 
Tyr Ala Met Glu Leu Leu Arg Phe Asn Glu Ala Gly Val Glu Val Ile
625                 630                 635                 640
 
 
Val Lys Asp Ala Arg Lys Arg Trp Glu Arg Gln Ser Arg Ala Phe Tyr
                645                 650                 655    
 
 
Asn Leu Phe Arg Gln Pro Asp Arg Val Glu Lys Leu Ala Gln Ile Ile
            660                 665                 670        
 
 
Glu Arg Leu Glu Gln Gly Asp Leu Lys Leu Arg Val Arg Thr Leu Glu
        675                 680                 685            
 
 
Ser Glu Arg Ala Phe Gln Arg Val Ala Ala Val Gln Lys Thr Ile Gly
    690                 695                 700                
 
 
Tyr Gly Val Ala Ala Gly Ser Leu Val Asn Leu Ala Thr Val Leu Tyr
705                 710                 715                 720
 
 
Leu Asn Ser Ile Arg Leu Pro Ala Thr Ile Ala Tyr Ser Leu Cys Ala
                725                 730                 735     
 
 
Phe Phe Gly Leu Gln Val Leu Val Gly Leu Leu Lys Val Lys Lys Leu
            740                 745                 750        
 
 
Asp Gln Gln Glu Arg Leu Ile Thr Gly Thr Ala
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<212>  DNA
<213>  Artificial
 
<220>
<223>  Actin1R
 
<400>  8
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一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法.pdf_第1页
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一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法.pdf_第2页
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1、(10)申请公布号 CN 103451228 A (43)申请公布日 2013.12.18 CN 103451228 A *CN103451228A* (21)申请号 201310421680.X (22)申请日 2013.09.17 C12N 15/82(2006.01) C12N 15/29(2006.01) A01H 4/00(2006.01) A01H 5/00(2006.01) (71)申请人 淮阴师范学院 地址 223300 江苏省淮安市长江西路 111 号 (72)发明人 高清松 杨立明 刘廷武 张云峰 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 。

2、代理人 邱兴天 (54) 发明名称 一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种调控水稻籽粒大小和粒重 的方法, 包括OsABC1-2基因过量表达载体的构建 步骤和OsABC1-2过表达转基因植株的获得步骤。 本发明通过在粳稻中过量表达OsABC1-2基因, 显 著提高了种子大小和粒重, 并增强了对黑暗处理 诱导叶片衰老的抗性。 因而, 该基因是水稻粒型性 状的一个新的调控因子, 在提高水稻的种子大小 和粒重以及增加作物产量上具有潜在的工业应用 价值, 产生更高的经济效益。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 序列表 10 页 附图 2 页 (19。

3、)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 序列表10页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103451228 A CN 103451228 A *CN103451228A* 1/1 页 2 1. 一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法, 其特征在于, 包括以下步骤 : 1)OsABC1-2基因过表达载体的构建 以野生型粳稻品种中花11 cDNA为模板, 设计一对引物, 扩增OsABC1-2基因, 引物序列 如下 : OsABC1-2OE-F : 5 -AAAAGGATCCCGCCCTCGCGATGTCGGCC-3 , OsABC1-2OE-R : 5 -AA。

4、AAACTAGTCCGATGGCTATGCTACAACG-3 , 在引物两端分别引入了限制性内切酶BamH I 和Spe I 的识别位点 ; PCR 扩增产物用胶 回收试剂盒 (TaKaRa, 805A) 纯化, 并利用BamH I 和Spe I 酶切后, 连入用相同限制性酶切 割的 pCAMBIA1301-UbiNOS载体 ; 重组质粒采用热击转化法转化大肠杆菌 DH5, 转化物在 含卡那霉素的 LB 平板上筛选, 挑选阳性克隆, 提取质粒后测序验证正确, 获得OsABC1-2过 表达载体 ; 其中,OsABC1-2基因序列如 SEQ ID NO.1 所示 ; 2)OsABC1-2过表达转基。

5、因植株的获得 将测序正确的OsABC1-2过表达载体通过电击法转入农杆菌菌株 EHA105 中 ; 将粳稻 品种中花 11 未成熟种子带壳灭菌, 在超净工作台上分离出未成熟胚, 接种在诱导愈伤培 养基上 ; 暗培养 6d 后挑选生长旺盛, 颜色浅黄的胚性愈伤组织, 作为转化的受体 ; 将带有 OsABC1-2过表达重组质粒的农杆菌 EHA105 菌株培养至对数生长期, 离心收集菌体, 并用加 入乙酰丁香酮的 AAM 培养基重悬后, 倒入愈伤组织进行侵染 ; 侵染结束后的愈伤组织在共 培养基上培养 3d, 然后在含有 50 mg L-1潮霉素的选择培养基上筛选抗性愈伤组织, 经两代 筛选以后, 。

6、将抗性愈伤组织进行预分化处理和分化再生 ; 再生小苗转入 1/2MS 培养基上生 根壮苗 ; 小苗经练苗处理后移入大田种植。 2. 根据权利要求 1 所述的调控水稻籽粒大小和粒重的方法, 其特征在于 : 所述 OsABC1-2基因表达蛋白的氨基酸序列如 SEQ ID NO.2 所示。 3. 根据权利要求 1 所述的调控水稻籽粒大小和粒重的方法, 其特征在于 : 用于 realtime PCR 检测OsABC1-2基因的特异性引物 OsABC1-2F 和 OsABC1-2R, 引物序列如下 : OsABC1-2F : 5 -AAGTCAGATGGTGCCAAGAG-3 OsABC1-2R : 5。

7、 -AACAGCATACCGACCTAACC-3 。 权 利 要 求 书 CN 103451228 A 2 1/7 页 3 一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法 技术领域 0001 本发明涉及基因工程技术领域, 具体涉及一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法。 背景技术 0002 水稻是最重要的粮食作物之一, 养活了全世界一半以上的人口。随着人口的增长 和生活水平的提高, 人们对稻米无论从产量还是品质上均提出越来越高的要求。 据推算, 至 2025 年, 全球人口将超过 80 亿, 以稻米为主食的人口数量将增至 35 亿。按最保守的估计, 由于人口增长而导致稻米需求量的增加至少达 3 亿吨。水稻产量的提。

8、高, 依靠扩大种植面 积的潜力已很有限。 由于受水资源和耕地面积的限制, 加上经济发展和城市化的推进, 不少 产稻国家的水稻种植面积实际上已有所下降。为此, 今后将主要依赖于单位面积产量的提 高来进一步提高水稻产量。 0003 粒形性状包括粒长、 粒宽、 粒厚、 粒重和长宽比等, 是水稻产量的重要构成因子。 控 制水稻粒形遗传的数量性状基因座 (QTLs) 的定位、 相关基因的克隆和应用已有较多研究报 道。GS3是一个控制水稻粒长的主效基因, 定位在第三号染色体着丝粒附近。该基因由五 个外显子组成, 其第二个外显子的一个无义突变导致蛋白 C 端的缺失, 从而引起大粒品种 的籽粒变大。通过 RN。

9、A 干涉抑制GS3的表达显著提高了小粒品种川 7 的粒长和粒重。GW2 和 qSW5/GW5均为控制水稻粒宽的 QTL。其中GW2定位在水稻第 2 号染色体的短臂上, 编码 一个新的泛素蛋白连接酶。GW2 功能的缺失增加了颖壳细胞的数目, 导致颖壳变大、 粒宽和 粒重增加。通过分子标记选择将大粒品种的GW2基因导入小粒品种中, 其粒重和单株产量 分别增加了 49.8 % 和 20 %。qSW5/GW5定位于水稻第 5 号染色体短臂。该基因编码一个由 144 个氨基酸残基组成的蛋白, 通过泛素蛋白酶体途径负调控水稻颖壳细胞的数目, 进而控 制粒宽、 粒重和产量。 目前所分离的粒形基因多为控制粒形。

10、性状的负调控因子。 近来, Li等 (Li Y-B, Fan C-C, Xing Y-Z, Jiang Y-H, Luo L-J, Sun L, Shao D, Xu C-J, Li X-H, Xiao J-H, He Y-Q, Zhang Q-F. Natural variation in GS5 plays an important role in regulating grain size and yield in rice. Nature Genetics. 2011, 43: 1266-1269) 克隆了一个控制水稻籽粒大小的 QTL,GS5。该基因编码一个推定的丝氨酸羧肽酶, 正调。

11、控 粒宽、 籽粒灌浆和粒重。在粳稻品种中花 11 中过量表达GS5显著提高了水稻籽粒的大小和 产量。 发明内容 0004 发明目的 : 针对现有技术中存在的不足, 本发明的目的是提供一种调控水稻籽粒 大小和粒重的方法, 通过在粳稻中过量表达OsABC1-2基因, 显著提高了种子大小和粒重, 并增强了对黑暗处理诱导叶片衰老的抗性, 以使其满足使用要求。 0005 技术方案 : 为了实现上述发明目的, 本发明采用的技术方案如下 : 一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法, 包括以下步骤 : 1)OsABC1-2基因过表达载体的构建 说 明 书 CN 103451228 A 3 2/7 页 4 以野生型粳。

12、稻品种中花11 cDNA为模板, 设计一对引物, 扩增OsABC1-2基因, 引物序列 如下 : OsABC1-2OE-F : 5 -AAAAGGATCCCGCCCTCGCGATGTCGGCC-3 , OsABC1-2OE-R : 5 -AAAAACTAGTCCGATGGCTATGCTACAACG-3 , 在引物两端分别引入了限制性内切酶BamH I 和Spe I 的识别位点 ; PCR 扩增产物用胶 回收试剂盒 (TaKaRa, 805A) 纯化, 并利用BamH I 和Spe I 酶切后, 连入用相同限制性酶切 割的 pCAMBIA1301-UbiNOS载体 ; 重组质粒采用热击转化法转化。

13、大肠杆菌 DH5, 转化物在 含卡那霉素的 LB 平板上筛选, 挑选阳性克隆, 提取质粒后测序验证正确, 获得OsABC1-2过 表达载体 ; 其中,OsABC1-2基因序列如 SEQ ID NO.1 所示 ; 2)OsABC1-2过表达转基因植株的获得 将测序正确的OsABC1-2过表达载体通过电击法转入农杆菌菌株 EHA105 中 ; 将粳稻 品种中花 11 未成熟种子带壳灭菌, 在超净工作台上分离出未成熟胚, 接种在诱导愈伤培 养基上 ; 暗培养 6d 后挑选生长旺盛, 颜色浅黄的胚性愈伤组织, 作为转化的受体 ; 将带有 OsABC1-2过表达重组质粒的农杆菌 EHA105 菌株培养至。

14、对数生长期, 离心收集菌体, 并用加 入乙酰丁香酮的 AAM 培养基重悬后倒入愈伤组织进行侵染 ; 侵染结束后的愈伤组织在共培 养基上培养 3d, 然后在含有 50 mg L-1潮霉素的选择培养基上筛选抗性愈伤组织, 经两代筛 选以后, 将抗性愈伤组织进行预分化处理和分化再生 ; 再生小苗转入 1/2MS 培养基上生根 壮苗 ; 小苗经练苗处理后移入大田种植。 0006 所述的调控水稻籽粒大小和粒重的方法, 所述OsABC1-2基因表达蛋白的氨基酸 序列如 SEQ ID NO.2 所示。 0007 用于realtime PCR检测OsABC1-2基因的特异性引物OsABC1-2F和OsABC1。

15、-2R, 引 物序列如下 : OsABC1-2F : 5 -AAGTCAGATGGTGCCAAGAG-3 OsABC1-2R : 5 -AACAGCATACCGACCTAACC-3 。 0008 可用现有的植物表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。 0009 所述植物表达载体包括双元农杆菌载体 (如 pBI121、 pBin19、 pCAMBIA2301、 pCAMBIA3301、 pCAMBIA1301-UbiN、 pCAMBIA1300 等) 和可用于植物微弹轰击的载体等。所 述植物表达载体还可包含外源基因的 3 端非翻译区域, 即包含聚腺苷酸信号和任何其它参 与 mRNA 加工或基因表。

16、达的 DNA 片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到 mRNA 前 体的 3 端, 如农杆菌冠瘿瘤诱导 (Ti) 质粒基因 (如胭脂合成酶 Nos 基因) 、 植物基因 (如大 豆贮存蛋白基因) 3 端转录的非翻译区均具有类似功能。 0010 使用所述基因构建重组植物表达载体时, 在其转录起始核苷酸前可加上任何一种 增强型启动子、 组成型启动子或诱导型启动子, 如花椰菜花叶病毒 (CAMV) 35S 启动子、 玉 米的泛素启动子 (Ubiquitin) 、 胁迫诱导型启动子 Rd29A 等, 它们可单独使用或与其它的植 物启动子结合使用 ; 此外, 使用本发明的基因构建植物表达载体时, 还。

17、可使用增强子, 包括 翻译增强子或转录增强子, 这些增强子区域可以是 ATG 起始密码子或邻接区域起始密码子 等, 但必需与编码序列的阅读框相同, 以保证整个序列的正确翻译。 所述翻译控制信号和起 始密码子的来源是广泛的, 可以是天然的, 也可以是合成的。 翻译起始区域可以来自转录起 始区域或结构基因。 说 明 书 CN 103451228 A 4 3/7 页 5 0011 为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选, 可对所用植物表达载体进行 加工, 如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因 (GUS 基因、 萤光素酶基因等) 、 具有抗性的抗生素标记物 (庆大霉素标。

18、记物、 卡那霉素标记物等) 或是 抗化学试剂标记基因 (如抗除莠剂基因) 等。从转基因植物的安全性考虑, 可不加任何选择 性标记基因, 直接以逆境筛选转化植株。 0012 携带有所述基因的表达载体可通过使用Ti质粒、 Ri质粒、 植物病毒载体、 直接DNA 转化、 显微注射、 电导、 农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织, 并将转化的植 物组织培育成植株。 0013 有益效果 : 与现有技术相比, 本发明通过在粳稻中过量表达OsABC1-2基因, 显著 提高了种子大小和粒重, 并增强了对黑暗处理诱导叶片衰老的抗性。 因而, 该基因是水稻粒 型性状的一个新的调控因子, 在提高水稻的种子大。

19、小和粒重以及增加作物产量上具有潜在 的工业应用价值, 产生更高的经济效益。 附图说明 0014 图 1 是OsABC1-2基因过表达载体的构建示意图 ; 图 2 是OsABC1-2基因在野生型中花 11(ZH11) 和过表达转基因株系 (OE) 中的相对表 达情况 ; 图 3 是野生型中花 11 和过表达转基因植株种子大小比较图 ; 图 4 是野生型中花 11 和过表达转基因植株黑暗处理下的抗性比较图。 0015 具体实施方法 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。 0016 以下实施例中所使用的实验方法若无特殊说明, 均为常规操作方法, 所使用的材 料、 试剂等, 若无特殊说明, 均可从。

20、商业途径获得。所述的百分含量, 如无特别说明, 均为质 量百分含量。 0017 实施例 1 OsABC1-2过表达转基因株系的获得及表型分析 1)OsABC1-2过表达载体的构建 采用RNAsimple总RNA提取试剂盒 (Tiangen, DP419) 提取粳稻品种中花11叶片总RNA, 利用 PrimeScript 1st Strand cDNA Synthesis Kit(TaKaRa, 6110A) 试剂盒方法反转录 成 cDNA。反转录步骤如下 : 取 RNA 样品 3g, 分别加入 50mol L-1 OligodT primer 1l 和10mmol L-1 dNTP mixtu。

21、re 1l, 用RNase free dH2O补足体积10l, 65保温5min后, 冰上迅速冷却 ; 变性后的反应液分别加入5PrimeScript Buffer 4l, 40U l-1 RNase Inhibitor 0.5l, 200U l-1 PrimeScript RTase 1l, 用 RNase free dH2O 补足体积 20l, 缓慢混匀 ; 按下列条件进行反转录反应 : 42 60min, 70 15min, 冰上放置。以 cDNA为模板, 设计一对引物, 利用PrimeSTAR HS DNA Polymerase with GC Buffer (TaKaRa, 044A。

22、) 扩增OsABC1-2基因编码区片段, 引物序列如下 : OsABC1-2OE-F : 5 -AAAAGGATCCCGCCCTCGCGATGTCGGCC-3 , OsABC1-2OE-R : 5 -AAAAACTAGTCCGATGGCTATGCTACAACG-3 , PCR 反应体系 : 2PrimeSTAR GC Buffer 25l, 2.5mmol L-1 dNTP mixture 4l, 10mol L-1 OsABC1-2OE-F、 OsABC1-2OE-R 引 物 各 2l, cDNA 模 板 2l, 2.5 U l-1 说 明 书 CN 103451228 A 5 4/7 页 。

23、6 PrimeSTAR HS DNA Polymerase 0.5l, 用灭菌蒸馏水补足体积 50l。 0018 PCR反应条件 : 95变性5min ; 然后98变性10s, 68延伸3min, 扩增35个循环 ; 最后在 72下延伸 10min。 0019 在引物两端分别引入了限制性内切酶BamH I 和Spe I 的识别位点。PCR 扩增产 物用胶回收试剂盒 (TaKaRa, 805A) 纯化, 并利用BamH I 和Spe I 酶切后, 连入用相同限制 性酶切割的 pCAMBIA1301-UbiNOS载体 (图 1) 。连接反应是利用 T4 DNA Ligase(TaKaRa, 201。

24、1A) 进行。反应体系和条件为 : 10T4 DNA Ligase Buffer 2.5l, 酶切回收后的基 因片段 300ng, 载体 DNA 片段 100ng, 350U l-1 T4 DNA Ligase 1l, 用灭菌蒸馏水补足 体积 25l, 16过夜连接。重组质粒采用热击转化法转化大肠杆菌 DH5。具体步骤为 : 将 DH5 感受态细胞放置于冰上融化 ; 将连接产物 10l、 感受态细胞 50l 置于 1.5mL 灭菌管中, 轻轻混匀后于冰上放置 30min ; 将上述混合物于 42水浴锅中热击 45s, 立即放 回冰上, 静置 2min ; 在超净工作台上加 LB 液体培养基 8。

25、00l, 37振荡培养 1h ; 吸取上述 转化物涂布在含卡那霉素的 LB 平板上过夜筛选。挑选阳性克隆, 提取质粒后测序, 获得 OsABC1-2过表达载体。 0020 测序获得的序列如 SEQ ID NO.1 所示, 即为调控水稻籽粒大小和粒重的基因 OsABC1-2, 表达的蛋白的氨基酸序列如 SEQ ID NO.2 所示。 0021 2)OsABC1-2过表达转基因植株的获得和表型分析 将 测 序 正 确 的OsABC1-2过 表 达 载 体 通 过 电 击 法 转 入 农 杆 菌 (Agrobacterium tumefaciens) 菌株 EHA105 中, 利用农杆菌介导法转化粳。

26、稻品种中花 11。转化的具体方法 是将粳稻品种中花 11 未成熟种子带壳灭菌, 在超净工作台上分离出未成熟胚, 尖头朝下接 种在诱导愈伤培养基 N6D2上 ; 暗培养 6d 后挑选生长旺盛, 颜色浅黄的胚性愈伤组织, 作为 转化的受体 ; 将带有OsABC1-2过表达重组质粒的农杆菌EHA105菌株培养至对数生长期, 离 心收集菌体, 并用 AAM 培养基重悬 ; 倒入愈伤组织浸泡 15-20min, 并不时摇动 ; 侵染结束后 的愈伤组织在 N6D2C 培养基上于 28暗培养 3d, 然后分别在 CCD2S1和 CCD2S2选择培养基上 进行两代筛选 ; 将抗性愈伤组织转入 CCA 培养基上。

27、于 24-26暗培养条件下进行预分化处 理 10d ; 经预分化处理的愈伤组织转入 MSR 培养基在 25光培养下分化再生 ; 再生小苗转 入 1/2MS 培养基上生根壮苗 ; 小苗在阴凉处用凉开水练苗 3d 后移入大田种植, 按常规方法 进行管理和收获。 0022 参照 Liu Q-Q, Chen X-H, Wang X-W, Peng L-T, Gu M-H. A rapid simple method of assaying hygromycin resistance in transgenic rice plants. Journal of Agricultural Biotechno。

28、logy(农业生物技术学报) , 2001, 9(3) : 264-265(in Chinese) 所提供的方法对转基因再生植株进行潮霉素抗性检测, 共获得了 16 株转基因阳性植株。 0023 采用 RNAsimple 总 RNA 提取试剂盒 (Tiangen, DP419)分别提取野生型中花 11 和OsABC1-2过表达转基因株系总 RNA, 利用 PrimeScript RT reagent Kit with gDNA Eraser(TaKaRa, 047A) 试剂盒所述方法反转录成 cDNA, 以OsABC1-2基因编码区特异性引 物 OsABC1-2F 和 OsABC1-2R 进行。

29、 realtime PCR, 以水稻 Actin1 基因作为内参。引物序列如 下 : OsABC1-2F : 5 -AAGTCAGATGGTGCCAAGAG-3 OsABC1-2R : 5 -AACAGCATACCGACCTAACC-3 说 明 书 CN 103451228 A 6 5/7 页 7 Actin1F : 5 CCCCTCCTGAAAGGAAGTA-3 Actin1R : 5 -GGTCCGAAGAATTAGAAGCA-3 PCR 反应利用 SYBR Premix Ex Taq II(TaKaRa, 820A)在 7500 realtime PCR 仪 (Applied Biosy。

30、stems) 上进行。 PCR体系为 : 2SYBR Premix Ex Taq II 25 l, 10 mol L-1上下游引物各 2 l, 50ROX Reference Dye II 1 l, cDNA 模板 4 l, 灭菌蒸馏水 16 l, 总体积 50 l。 0024 PCR条件为 : 95 30s预变性 ; 95 5s变性, 50 30s退火, 72 30s延伸, 40个 循环。 0025 Realtime PCR 结果表明,OsABC1-2基因的表达上调了 3 倍以上 (图 2) 。田间种植 的过表达转基因植株表型与野生型中花 11 无显著差异。然而过表达株系种子显著大于野 生型。

31、 (图3) 。 过表达株系种子粒长平均比野生型增加了0.69 mm, 粒宽平均增加了0.36 mm, 千粒重平均增加了 1.05 g(表 1) , 表中, 粒长和粒宽为随机选择的 30 粒种子的平均值, 千 粒重为 10 个单株种子的平均值。 0026 表 1 野生型中花 11 和OsABC1-2过表达转基因株系种子对比。 材料粒长 (mm)粒宽 (mm)千粒重 (g) 中花 117.120.243.160.1524.360.30 OsABC1-2过表达7.810.29*3.520.07*25.410.37* 0027 * :P 淮阴师范学院 一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法 100 8 Pa。

32、tentIn version 3.3 1 2292 DNA Oryza sativa 1 atgtcggccg cggccggggc ggccaccctc gtcgcctcct ccgcctcgct ctccgtgccc 60 gaccacctcc gcctccgccg cttccgcctc cacctccacc cgcgcccgcc gccgccgcat 120 ccccagctcc ggtcccgctc cctccggcag cgccgccgct tcgtgctcgc cgtgctgcag 180 gaggaccggt ccccctccgc gccggatgag gaggcgagga gg。

33、tacgggct caacgggagc 240 gccccgagca gcggggtcgg gtacgacgat gccgccgtgg aggcctacct cgggaccaac 300 ggcaacggga gggggaacgg tgcggcggcg gtggtgaagc ccgccgcgga gtcacggagc 360 agcgccgcct tggtgtccgc ggggcctggg ccgggggatg atgagaggag gaggaaggag 420 cgggtggagg agatcggcag ggaggacgcc tggttcaagc agagcggcgg ggattccaag 。

34、480 cccgaggtgt ctgtcgctcc tggaggtcgc tggaatcggt ttaaaaccta ttcgacgatt 540 caaaggacgt tggaaatatg gggctttgtt tttaaattta tattcagatc ttggctcaat 600 序 列 表 CN 103451228 A 10 2/10 页 11 aatcagaagt tcacttatcg aggagggatg acggaggaga aaagggtaat gaggaggaaa 660 gttcttgcca agtggcttaa ggagagtatt ttgagactag gtcccaca。

35、tt tatcaaaatt 720 gggcagcagt tctccaccag agtggacatt cttccacagg aatatgtcga ccagttatct 780 gaattacagg accaagttcc tccatttcct tcagagacag cggtgtcaat tattgaggaa 840 gagctagggg catctgtgaa taagattttt gatcgatttg actttgaacc aatagctgct 900 gctagcctcg gccaggttca tcgggcatgc ttgaatggca aagaagttgt catcaaagtg 960 ca。

36、aaggcctg gtctgaagga gctatttgat attgatctga aaaacttaag ggtaatagca 1020 gaataccttc agaaagtgga ccctaagtca gatggtgcca agagagactg ggttgctatc 1080 tatgatgagt gcgcatctgt tttgtatcag gaaatagact atacaaagga agcatttaat 1140 gctgaaaaat tttctgaaaa cttcaaaaat atggattatg tgaaggttcc agagattttg 1200 tgggagtata ctacacc。

37、tca ggtcttaaca atggaatacg tcccaggaat caagataaat 1260 aggataaagc agctagataa gttaggagtt gatcggaaaa ggttaggtcg gtatgctgtt 1320 gagtcgtacc tggagcagat cttatctcat ggatttttcc atgcagatcc gcatccagga 1380 aatattgctg ttgatgatgt caacggtggg aggcttatct tctacgactt tggaatgatg 1440 ggaagcatta gtccaaatat ccgggaaggg t。

38、tgctcgaag cattctatgg agtttatgaa 1500 aaagatcctg ataaagtgct tcaatcaatg attcaaatgg gtgtccttgt tcctactgga 1560 gatatgacgg ctgtcagaag aacagctcaa tttttccttg atagcttcga agagcgttta 1620 gcagcacaaa ggaaagaaag agagatggcg actgaggaac ttggatttaa gaagcaatta 1680 actaaggagg agaagtttga aaagaagaag caaaggcttg ctgcta。

39、tcgg agaggatctt 1740 ttgtcaattg ctgctgatca accatttcga tttcctgcca cctttacttt tgtggtcaga 1800 序 列 表 CN 103451228 A 11 3/10 页 12 gcattctcag tactagatgg tatcgggaag ggccttgatc ctagatttga tatcacagag 1860 attgctaaac catatgctat ggagttgctt agatttaatg aagctggagt tgaagttatt 1920 gtaaaggatg cgaggaagag atgggaaagg。

40、 cagtcccgtg cattctacaa tttatttcgc 1980 cagcccgaca gagttgaaaa gcttgcgcaa atcattgagc gtttggagca aggtgatctc 2040 aagcttcgtg tcagaacatt ggagtcagaa agagcattcc aaagagttgc agctgtacag 2100 aaaacaattg gatatggagt tgccgcaggt agtttggtaa acctcgccac cgttctctac 2160 ctcaattcaa tccggttgcc agcgaccata gcatactctc tctg。

41、cgcgtt cttcggccta 2220 caagtccttg tcggcctttt gaaggtcaag aagttggatc aacaggagag actgataacc 2280 ggcactgctt ga 2292 2 763 PRT Oryza sativa 2 Met Ser Ala Ala Ala Gly Ala Ala Thr Leu Val Ala Ser Ser Ala Ser 1 5 10 15 Leu Ser Val Pro Asp His Leu Arg Leu Arg Arg Phe Arg Leu His Leu 20 25 30 His Pro Arg Pro。

42、 Pro Pro Pro His Pro Gln Leu Arg Ser Arg Ser Leu 35 40 45 序 列 表 CN 103451228 A 12 4/10 页 13 Arg Gln Arg Arg Arg Phe Val Leu Ala Val Leu Gln Glu Asp Arg Ser 50 55 60 Pro Ser Ala Pro Asp Glu Glu Ala Arg Arg Tyr Gly Leu Asn Gly Ser 65 70 75 80 Ala Pro Ser Ser Gly Val Gly Tyr Asp Asp Ala Ala Val Glu Ala。

43、 Tyr 85 90 95 Leu Gly Thr Asn Gly Asn Gly Arg Gly Asn Gly Ala Ala Ala Val Val 100 105 110 Lys Pro Ala Ala Glu Ser Arg Ser Ser Ala Ala Leu Val Ser Ala Gly 115 120 125 Pro Gly Pro Gly Asp Asp Glu Arg Arg Arg Lys Glu Arg Val Glu Glu 130 135 140 Ile Gly Arg Glu Asp Ala Trp Phe Lys Gln Ser Gly Gly Asp Se。

44、r Lys 145 150 155 160 Pro Glu Val Ser Val Ala Pro Gly Gly Arg Trp Asn Arg Phe Lys Thr 165 170 175 Tyr Ser Thr Ile Gln Arg Thr Leu Glu Ile Trp Gly Phe Val Phe Lys 180 185 190 Phe Ile Phe Arg Ser Trp Leu Asn Asn Gln Lys Phe Thr Tyr Arg Gly 195 200 205 序 列 表 CN 103451228 A 13 5/10 页 14 Gly Met Thr Glu 。

45、Glu Lys Arg Val Met Arg Arg Lys Val Leu Ala Lys 210 215 220 Trp Leu Lys Glu Ser Ile Leu Arg Leu Gly Pro Thr Phe Ile Lys Ile 225 230 235 240 Gly Gln Gln Phe Ser Thr Arg Val Asp Ile Leu Pro Gln Glu Tyr Val 245 250 255 Asp Gln Leu Ser Glu Leu Gln Asp Gln Val Pro Pro Phe Pro Ser Glu 260 265 270 Thr Ala 。

46、Val Ser Ile Ile Glu Glu Glu Leu Gly Ala Ser Val Asn Lys 275 280 285 Ile Phe Asp Arg Phe Asp Phe Glu Pro Ile Ala Ala Ala Ser Leu Gly 290 295 300 Gln Val His Arg Ala Cys Leu Asn Gly Lys Glu Val Val Ile Lys Val 305 310 315 320 Gln Arg Pro Gly Leu Lys Glu Leu Phe Asp Ile Asp Leu Lys Asn Leu 325 330 335 。

47、Arg Val Ile Ala Glu Tyr Leu Gln Lys Val Asp Pro Lys Ser Asp Gly 340 345 350 Ala Lys Arg Asp Trp Val Ala Ile Tyr Asp Glu Cys Ala Ser Val Leu 355 360 365 序 列 表 CN 103451228 A 14 6/10 页 15 Tyr Gln Glu Ile Asp Tyr Thr Lys Glu Ala Phe Asn Ala Glu Lys Phe 370 375 380 Ser Glu Asn Phe Lys Asn Met Asp Tyr Val Lys Val Pro Glu Ile Leu 385 390 395 400 Trp Glu Tyr Thr Thr Pro Gln Val Leu Thr Met Glu Tyr Val Pro Gly 405 410 。

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