本发明属于生物,具体涉及一种水稻ml1蛋白及其编码基因的应用。
背景技术:
1、水稻是全世界最重要的谷类作物之一,也是我国60%以上人口的主粮。因此,稳定水稻种植面积和稻谷产量是我国粮食安全的重要保障。目前国内外水稻种植方式主要有两种,即育秧移栽和直播。育苗移栽是我国几千年水稻的主要种植方式,近年来,随着我国经济的快速发展和产业结构的变革,大量农村劳动力向城市转移,致使农村劳动力缺乏。省时、省工和省力且高效的直播方式以迅猛势头在全国稻区发展,特别是旱直播,已经成为公认的稻作“轻简栽培”技术。目前,全国范围内直播稻种植面积呈现出迅猛上升趋势。但是,直播稻生产上存在适用品种少、出苗率低、成苗不稳定、杂草难控制、后期易倒伏等技术难题,制约着直播稻的大面积推广及安全生产。
2、中国种稻历史悠久,长期的苗床育秧使得大多数品种失去了耐直播或耐深播能力。在生产实践中,大田直播后面临一系列问题,直播过浅,早期易遭受鸟害、虫害、后期易倒伏;直播过深,出苗困难,出苗率低,苗势减弱,最终造成减产。全苗问题是直播稻产量不高不稳的首要问题,生产上直播稻成苗数往往达不到50%。目前,生产上所用的半矮秆栽培稻中许多品种中胚轴较短、伸长能力差,在旱地直播或深土直播条件下,出苗速度慢、出苗率下降,严重影响直播稻的秧苗素质,而野生稻、aus类型水稻以及地方农家品种往往具有较长的中胚轴。
3、水稻中胚轴作为重要的农艺性状,对直播稻种子萌发后的幼苗生长至关重要,种子萌发过程中,中胚轴伸长为其提供破土动力源,幼苗出土后吸收氧气正常生长,中胚轴越长,幼苗的破土能力越强,出苗率就越高。此外,水稻中胚轴性状是复杂的数量性状,且受环境影响大,表型鉴定比较困难,利用种质资源和传统的连锁定位虽然已经挖掘了一些与中胚轴长度相关的qtls,但是直接从种质资源中克隆控制中胚轴长度自然变异的基因的报道较少,调控中胚轴伸长的机制也不清楚。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种水稻ml1蛋白及其编码基因的应用,为耐直播水稻的选育和长中胚轴转基因水稻的培育提供了新的方向。
2、为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
3、水稻ml1蛋白或ml1蛋白编码基因或含有ml1蛋白编码基因的生物材料的应用,为(1)-(4)中的至少一种:
4、(1)调控水稻中胚轴伸长;
5、(2)提高水稻出苗率;
6、(3)培育长中胚轴转基因水稻;
7、(4)筛选或培育耐直播水稻品种;
8、所述水稻ml1蛋白为(a1)或(a2)的任一种:
9、(a1)氨基酸序列为seq id no.1所示的蛋白质;
10、(a2)由seq id no.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质。
11、优选地,所述ml1蛋白编码基因为(b1)或(b2)或(b3)的任一种:
12、(b1)由seq id no.2所示的dna分子;
13、(b2)与seq id no.2所示的dna分子至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且编码具有相同功能蛋白质的dna分子;
14、(b3)在严格条件下与(b1)或(b2)限定的dna分子杂交且编码具有相同功能蛋白质的dna分子。
15、优选地,所述含有ml1蛋白编码基因的生物材料为(c1)或(c2)或(c3)的任一种:
16、(c1)重组载体;
17、(c2)不能繁殖为动植物品种的宿主细胞;
18、(c3)不能繁殖为植物品种的转化植物细胞。
19、本发明还提供了一种培育中胚轴长度伸长、出苗率提高和/或耐直播转基因水稻的方法,具体为:提高目标水稻中ml1蛋白的含量和/或活性,得到转基因水稻;
20、所述转基因水稻的中胚轴长度大于所述目标水稻;
21、所述转基因水稻的出苗率高于所述目标水稻;
22、所述转基因水稻的耐直播性大于所述目标水稻;
23、所述ml1蛋白为(a1)或(a2)的任一种:
24、(a1)氨基酸序列为seq id no.1所示的蛋白质,
25、(a2)由seq id no.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质。
26、本发明还提供了另一种培育中胚轴长度伸长、出苗率提高和/或耐直播转基因水稻的方法,具体为:提高目标水稻中ml1蛋白编码基因的表达量和/或活性,得到转基因水稻;
27、所述转基因水稻的中胚轴长度大于所述目标水稻;
28、所述转基因水稻的出苗率高于所述目标水稻;
29、所述转基因水稻的耐直播性大于所述目标水稻;
30、所述ml1蛋白编码基因为(b1)或(b2)或(b3)的任一种:
31、(b1)由seq id no.2所示的dna分子;
32、(b2)与seq id no.2所示的dna分子至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且编码具有相同功能蛋白质的dna分子;
33、(b3)在严格条件下与(b1)或(b2)限定的dna分子杂交且编码具有相同功能蛋白质的dna分子。
34、优选地,所述提高目标水稻中ml1蛋白的含量和/或活性的方法为:将ml1蛋白编码基因或含有ml1蛋白编码基因的生物材料导入目标水稻中;
35、优选地,所述提高目标水稻中ml1蛋白编码基因的表达量和/或活性的方法为:将ml1蛋白编码基因或含有ml1蛋白编码基因的生物材料导入目标水稻中。
36、本发明具有以下显著的技术效果:
37、1、本发明从种质资源中发现了调控水稻中胚轴伸长的ml1蛋白及其编码基因,并且通过细胞学分析明确了ml1基因是通过影响细胞伸展从而调控中胚轴长度的机制,还通过功能互补、过表达以及基因编辑试验验证了ml1基因的功能,ml1基因互补以及ml1基因过表达能显著增加水稻中胚轴的长度,而敲除ml1基因后水稻中胚轴长度受到明显的抑制,说明ml1基因作为正向调控因子,在调控水稻中胚轴伸长过程中发挥着重要的作用。
38、2、本发明的ml1蛋白及其编码基因可以调控水稻中胚轴伸长,能有效提高水稻出苗率,为耐直播水稻的选育和长中胚轴转基因水稻的培育提供了新的方向,对于耐直播水稻品种的遗传改良、耐直播水稻种业的发展和耐直播技术的推广等具有重大的科学和实际意义,有助于实现轻简栽培,节约劳动力成本。
39、下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
1.水稻ml1蛋白或ml1蛋白编码基因或含有ml1蛋白编码基因的生物材料的应用,其特征在于,为(1)-(4)中的至少一种:
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述ml1蛋白编码基因为(b1)或(b2)或(b3)的任一种:
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述含有ml1蛋白编码基因的生物材料为(c1)或(c2)或(c3)的任一种:
4.一种培育中胚轴长度伸长、出苗率提高和/或耐直播转基因水稻的方法,其特征在于,提高目标水稻中ml1蛋白的含量和/或活性,得到转基因水稻;
5.一种培育中胚轴长度伸长、出苗率提高和/或耐直播转基因水稻的方法,其特征在于,提高目标水稻中ml1蛋白编码基因的表达量和/或活性,得到转基因水稻;
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,