本發(fā)明屬于植物基因工程領(lǐng)域，涉及ospigl基因及該基因在調(diào)控水稻粒長(zhǎng)、千粒重及耐旱性的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，世界上一半的人以稻米為食。水稻粒型特征以粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚和長(zhǎng)寬比來(lái)衡量，籽粒大小則多以千粒重計(jì)量(li?et?al.,currentopinion?in?plant?biology,2016,33:23-32；li?et?al.,annual?review?of?plantbiology,2019,70:435-463)。目前已鑒定多個(gè)與水稻粒型如粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚qtl和基因，如gs3、gw2和qsw5/gw5負(fù)向調(diào)控水稻籽粒發(fā)育，而gs5、tgw6、rga1和osgif1正向調(diào)控籽粒長(zhǎng)度(li?et?al.,annual?review?of?plant?biology,2019,70:435-463)。根據(jù)參其與的細(xì)胞信號(hào)途徑可分為g蛋白信號(hào)(rgs)、泛素-26s蛋白酶體系統(tǒng)(ups)、絲裂原活化蛋白激酶(mapk)信號(hào)、激素信號(hào)及轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)等(li?et?al.,current?opinion?in?plant?biology,2016,33:23-32；li?et?al.,annual?review?of?plant?biology,2019,70:435-463；songet?al.,nature?genetics,2007,39:623-630；zuo?et?al.,annual?review?of?genetics,2014,48:99-118)。最近的研究表明，過(guò)表達(dá)dep1基因會(huì)導(dǎo)致大粒，而敲除dep1則會(huì)導(dǎo)致小粒和直立的圓錐花序(sun?et?al.,nature?communications,2018,9:851)。此外，gs3和dep1還直接與調(diào)控水稻穎殼發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子osmads1互作，增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)共同靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控籽粒的大小和形狀(liu?et?al.,nature?communications,2018,9:1-12)。mapk信號(hào)通路已被證明在植物籽粒發(fā)育中發(fā)揮重要作用，例如smg1編碼絲裂原活化蛋白激酶(osmkk4)，突變體smg1的籽粒變?。煌瑯樱幋a絲裂原活化蛋白激酶(osmapk6)的基因dsg1的缺失會(huì)影響細(xì)胞增殖從而導(dǎo)致籽粒變小，osmapk6的激活則會(huì)增加穎殼細(xì)胞的增殖導(dǎo)致籽粒變大；smg2編碼osmkkk10，smg2的突變導(dǎo)致小穗穎殼細(xì)胞增殖的被抑制，因此產(chǎn)生小而輕的籽粒；osmkkk10可以依次磷酸化并激活osmkk4和osmapk6，因此osmkkk10、osmkk4和osmapk6共同作用于一個(gè)級(jí)聯(lián)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)籽粒長(zhǎng)度(xu?et?al.,molecularplant,2018,11:860-873)。

2、近年來(lái)由于全球氣候變化帶來(lái)的土地干旱半干旱，嚴(yán)重影響水稻的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量，給糧食安全帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。世界超過(guò)三分之一的耕地遭受干旱脅迫的影響，最終導(dǎo)致水稻減產(chǎn)(aslam?et?al.,rice?science,2022,29:105-117)。因此，提高水稻耐旱性是水稻穩(wěn)產(chǎn)的一個(gè)重要條件。目前也已鑒定出了一系列耐旱基因，這些基因多數(shù)也會(huì)受到aba的調(diào)控，其啟動(dòng)子區(qū)域具有保守的aba應(yīng)答元件及脫水反應(yīng)元件dre/crt，干旱脅迫響應(yīng)基因的表達(dá)主要由aba驅(qū)動(dòng)。aba誘導(dǎo)許多基因的表達(dá)，這些基因編碼的酶催化滲透保護(hù)劑(如脯氨酸)、氣孔蛋白、aba合成相關(guān)蛋白和lea蛋白等的生物合成(tang?et?al.,plantphysiol.2012,158:1755-1768；xiao?et?al.,theor?appl?genet.2007,115:35-46；mundyet?al.,the?embo?journal.1988,7:2279-2286；gangul?et?al.,plant?signaling&behavior,2012,7:502-509)。因此，提高水稻產(chǎn)量尤其是干旱情況下的水稻產(chǎn)量成為解決糧食安全的關(guān)鍵所在，改良水稻粒長(zhǎng)及穗長(zhǎng)進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量并增強(qiáng)其耐旱性均是目前水稻育種目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種能調(diào)控水稻粒長(zhǎng)及千粒重又能調(diào)控水稻耐旱性的基因ospigl，該基因在水稻植株中過(guò)表達(dá)后能增加粒長(zhǎng)、千粒重、穗長(zhǎng)和單株產(chǎn)量，同時(shí)提高水稻耐旱性，具有一個(gè)基因多個(gè)功效。目的之二通過(guò)基因工程建立一種能調(diào)控水稻粒長(zhǎng)、千粒重、穗長(zhǎng)和單株產(chǎn)量，同時(shí)提高水稻耐旱性的方法，目的之三利用所述方法培育出高產(chǎn)和耐旱的水稻品種在育種中的應(yīng)用。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一個(gè)水稻基因ospigl，其核酸序列為seq?id?no:1所示，cds序列為seq?id?no:2所示；

4、所述基因編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列為seq?id?no:3所示；

5、還提供了所述水稻基因ospigl的生物材料，所述生物材料為重組dna、表達(dá)盒、轉(zhuǎn)座子、質(zhì)粒載體、病毒載體或工程菌；

6、進(jìn)一步，本發(fā)明提供了調(diào)控水稻粒長(zhǎng)、千粒重和耐旱性的方法，即利用基因工程方法，過(guò)表達(dá)所述水稻基因ospigl；

7、所述方法包括如下步驟：

8、s1：水稻ospigl基因的pcr擴(kuò)增

9、以ospigl-f、ospigl-r為特異性引物，ospigl-f核酸序列如seq?id?no:8所示、ospigl-r核酸序列如seq?id?no:9所示，用pcr方法擴(kuò)增水稻ospigl基因；

10、s2：ptck303-ospigl過(guò)表達(dá)載體構(gòu)建

11、將步驟s1中的pcr產(chǎn)物，與pmd19-t載體在t4?dna連接酶的作用下連接，連接產(chǎn)物通過(guò)熱激法轉(zhuǎn)化大腸桿菌dh5α感受態(tài)細(xì)胞，用含有氨芐青霉素的lb平板篩選陽(yáng)性克隆，提取質(zhì)粒，pcr鑒定后測(cè)序，將測(cè)序正確的pmd19-t-ospigl載體采用saci和kpni雙酶切，回收目的片段，與saci和kpni雙酶切的ptck303載體在重組t4?dna連接酶的作用下連接，連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化dh5α感受態(tài)細(xì)胞，用含有卡那霉素的lb平板篩選陽(yáng)性克隆，提取質(zhì)粒，pcr和酶切鑒定后，獲得正確的ptck303-ospigl過(guò)表達(dá)載體；

12、s3：載體轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌

13、將步驟s2中獲得的載體轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌gv3101菌株中，利用步驟s1所述的引物進(jìn)行菌落pcr鑒定陽(yáng)性菌落；

14、s4：轉(zhuǎn)基因苗的獲得及鑒定

15、將s3步驟中的陽(yáng)性農(nóng)桿菌侵染野生型水稻的愈傷組織，在含有潮霉素的培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選和分化，獲得組培苗，利用潮霉素引物hyg-f核酸序列如seq?id?no:12所示、hyg-r核酸序列如seq?id?no:13所示和過(guò)表達(dá)載體構(gòu)建引物ospigl-f核酸序列如seq?id?no:8所示、ospigl-r核酸序列如seq?id?no:9所示，同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因苗的鑒定。

16、發(fā)明提供按照上述方法獲得的轉(zhuǎn)基因水稻在植物育種中的應(yīng)用。

17、所述育種方法包括但不限于雜交、回交、自交或無(wú)性繁殖。

18、本發(fā)明的有益效果在于：

19、提供了一種水稻基因ospigl及其相關(guān)的生物材料，豐富了水稻基因資源，提供了多樣化的生物材料；還提供一種有效調(diào)控水稻粒長(zhǎng)、千粒重和耐旱性的新途徑，為水稻的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗逆性育種提供了新的技術(shù)手段和操作方法，對(duì)于推動(dòng)水稻遺傳改良和分子育種的發(fā)展具有重要意義；通過(guò)所述方法培育出了一種水稻籽粒長(zhǎng)度增加、千粒重提高、分蘗數(shù)增多、穗長(zhǎng)增長(zhǎng)、單株產(chǎn)量提升和耐旱性增強(qiáng)的水稻品種，展示了該基因在水稻育種中的廣泛應(yīng)用潛力和巨大價(jià)值。

20、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。