本發(fā)明屬于遺傳育種，具體涉及一種制備分蘗數(shù)增加水稻的方法。

背景技術(shù)：

1、獨腳金內(nèi)酯是一類在根中合成的植物激素，通過向上運輸方式進入植物地上部分，抑制植物分枝的發(fā)生。獨腳金內(nèi)酯抑制植物分枝的發(fā)現(xiàn)，讓人們充分認(rèn)識到植物分枝的發(fā)生和植物根部的生長環(huán)境(營養(yǎng)條件)是有著如此密切的聯(lián)系，也為幾千年來農(nóng)業(yè)耕作中總結(jié)出的“田肥苗壯”提供了直接的研究線索。獨腳金內(nèi)酯除向地上部分運輸外，還可以從根部分泌到根際周圍，作為植物和外部環(huán)境交流的一種重要信息分子，可以促進植物和共生叢枝真菌真菌共生，通過共生的辦法克服不良的生長條件。植物在土壤營養(yǎng)條件不利的情況下，會向根際周圍大量釋放獨腳金內(nèi)酯，吸引共生叢枝真菌和植物的共生，提高植物對土壤中營養(yǎng)的吸收和利用能力，同時，獨腳金內(nèi)酯向上運輸?shù)角o中，抑制植物過多的營養(yǎng)生長，保證主莖充分利用有限營養(yǎng)，完成生命周期。

2、在傳統(tǒng)的農(nóng)作物改良中，往往通過導(dǎo)入少數(shù)幾個遺傳位點實現(xiàn)產(chǎn)量的增長，如著名的綠色革命，引入sd1和rht等遺傳位點通過調(diào)控赤霉素的信號通路，改變植物株型中的植株高度因素，實現(xiàn)了植物的抗倒伏。而獨腳金內(nèi)酯帶給我們的啟示，可以綜合協(xié)調(diào)植物株型和其根部的生態(tài)環(huán)境，來實現(xiàn)作物產(chǎn)量的提高，也就是說一方面我們可以通過獨腳金內(nèi)酯調(diào)控分枝的作用改良農(nóng)作物的地上株型，使其適合生產(chǎn)實踐，另一方面我們也可以通過獨腳金內(nèi)酯來引發(fā)植物和共生叢枝真菌真菌的共生，實現(xiàn)對植物生長生態(tài)微環(huán)境的優(yōu)化，和傳統(tǒng)的作物改良相比較，同時對植物株型的改良和生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化，有著明顯的優(yōu)勢。同時，我們也看到獨腳金內(nèi)酯在植物中作用不斷被揭示，目前，已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)獨腳金內(nèi)酯可以改變根部形態(tài)，刺激根瘤發(fā)生等等，這些都表明獨腳金內(nèi)酯有著很大潛力，全面調(diào)控植物整體結(jié)構(gòu)(地上和地下)。獨腳金內(nèi)酯在植物中的存在非常普遍，而且植物和共生叢枝真菌真菌共生廣泛發(fā)生在植物界，獨腳金內(nèi)酯可以在很多農(nóng)作物都可以實現(xiàn)株型和生態(tài)環(huán)境的協(xié)同優(yōu)化。和傳統(tǒng)的幾大類植物激素相比較，獨腳金內(nèi)酯發(fā)現(xiàn)雖晚，但是這并不妨礙獨腳金內(nèi)酯成為一種有著廣泛應(yīng)用前景的植物激素。

3、盡管如此，獨腳金內(nèi)酯作為調(diào)控水稻分蘗的重要激素，其合成和信號完全喪失的突變體呈現(xiàn)出極端的多分蘗以及矮生表型，伴隨結(jié)實率和產(chǎn)量的嚴(yán)重降低，很難直接應(yīng)用于水稻育種實踐。但是通過精細(xì)調(diào)控獨腳金內(nèi)酯的功能，有可能實現(xiàn)株型改良的目標(biāo)，例如在超級稻品種的恢復(fù)系材料“華占”中，獨腳金內(nèi)酯合成基因htd1/d17的弱等位突變htd1hz能夠有效增加水稻分蘗數(shù)目而不影響結(jié)實率，帶來生物量和產(chǎn)量的增加，htd1hz與綠色革命基因sd1dgwg在水稻高產(chǎn)育種中被育種家共同選擇并廣泛利用。osd3基因來源于水稻，屬于獨腳金內(nèi)酯途徑的信號組分，其主要功能是控制水稻株型，包括水稻的分蘗數(shù)量和株高。利用定點編輯創(chuàng)制osd3功能降低等位突變體來精準(zhǔn)調(diào)控獨腳金內(nèi)酯信號通路，調(diào)節(jié)水稻分蘗數(shù)量和株高，進而改良水稻株型。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是一種制備分蘗數(shù)增加水稻的方法。所要解決的技術(shù)問題不限于所描述的技術(shù)主題，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過以下描述可以清楚地理解本文未提及的其它技術(shù)主題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了制備分蘗數(shù)增加水稻的方法，所述方法包括將含有osd3的編碼基因的目的水稻中的所述osd3的編碼基因進行突變得到分蘗數(shù)增加的水稻，所述分蘗數(shù)增加水稻的分蘗數(shù)大于所述目的水稻；所述osd3為氨基酸序列是seq?id?no.1的蛋白質(zhì)，所述osd3的第644位氨基酸為seq?id?no.1的第644位氨基酸，所述第644位氨基酸為亮氨酸；所述突變?yōu)閷⑺瞿康乃净蚪M中所述編碼基因中編碼所述osd3的第644位氨基酸的密碼子突變?yōu)榫幋a其它氨基酸的密碼子。

4、上述方法中，所述其它氨基酸具體可為絲氨酸。

5、本發(fā)明還提供了增加水稻分蘗數(shù)的方法，所述方法包括將含有osd3的編碼基因的受體水稻中的所述編碼基因進行突變以增加所述受體水稻的分蘗數(shù)，所述osd3為氨基酸序列是seq?id?no.1的蛋白質(zhì)，所述osd3的第644位氨基酸為seq?id?no.1的第644位氨基酸，所述第644位氨基酸為亮氨酸；所述突變?yōu)閷⑺瞿康乃净蚪M中所述編碼基因中編碼所述os?d3的第644位氨基酸的密碼子進行突變?yōu)榫幋a其它氨基酸的密碼子。

6、上述方法中，所述其它氨基酸具體可為絲氨酸。

7、本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用，所述應(yīng)用為蛋白質(zhì)或調(diào)控所述蛋白質(zhì)的編碼基因表達(dá)的物質(zhì)或調(diào)控所述蛋白質(zhì)活性和/或含量的物質(zhì)在下述任一種中的應(yīng)用：

8、m1)調(diào)控植物分蘗數(shù)；

9、m2)制備調(diào)控植物分蘗數(shù)的產(chǎn)品；

10、m3)植物育種；

11、所述蛋白質(zhì)為osd3，所述osd3為氨基酸序列是seq?id?no.1的蛋白質(zhì)。

12、上述應(yīng)用中，所述調(diào)控為抑制或降低或下調(diào)所述osd3的編碼基因表達(dá)或所述osd3的含量或活性。

13、上述應(yīng)用中，所述物質(zhì)為下述任一種：

14、c1)抑制或降低或下調(diào)所述osd3的編碼基因表達(dá)的核酸分子；

15、c2)表達(dá)c1)所述核酸分子的編碼基因；

16、c3)含有c2)所述基因的表達(dá)盒；

17、c4)含有c2)所述基因的重組載體、或含有c3)所述表達(dá)盒的重組載體；

18、c5)含有c2)所述基因的重組微生物、或含有c3)所述表達(dá)盒的重組微生物、或含有c4)所述重組載體的重組微生物；

19、c6)含有c2)所述基因的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系、或含有c3)所述表達(dá)盒的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系、或含有c4)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系；

20、c7)含有c2)所述基因的轉(zhuǎn)基因植物組織、或含有c3)所述表達(dá)盒的轉(zhuǎn)基因植物組織、或含有c4)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物組織；

21、c8)含有c2)所述基因的轉(zhuǎn)基因植物器官、或含有c3)所述表達(dá)盒的轉(zhuǎn)基因植物器官、或含有c4)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物器官。

22、上述物質(zhì)中，c2)所述的含有核酸分子的表達(dá)盒，是指能夠在宿主細(xì)胞中表達(dá)上文所述蛋白質(zhì)的dna。所述表達(dá)盒還可包括表達(dá)上述任意一種蛋白的核酸分子或所述rna分子的dna所必需的所有調(diào)控序列的單鏈或雙鏈核酸分子。所述調(diào)控序列在其相容條件下能指導(dǎo)編碼序列在合適的宿主細(xì)胞中表達(dá)上述任一種蛋白質(zhì)或所述rna分子的dna。所述調(diào)控序列包括，但不限于，前導(dǎo)序列、多聚腺苷酸化序列、前肽序列、啟動子、信號序列和轉(zhuǎn)錄終止子。最低限度，調(diào)控序列要包括啟動子以及轉(zhuǎn)錄和翻譯的終止信號。為了導(dǎo)入載體的特定限制性酶位點以便將調(diào)控序列與編碼蛋白質(zhì)的核酸序列的編碼區(qū)或所述rna分子的dna進行連接，可以提供帶接頭的調(diào)控序列。調(diào)控序列可以是合適的啟動子序列，即可被表達(dá)核酸序列的宿主細(xì)胞識別的核酸序列。啟動子序列含有介導(dǎo)蛋白質(zhì)或所述rna分子的dna表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列。啟動子可以是在所選宿主細(xì)胞中有轉(zhuǎn)錄活性的任何核酸序列，包括突變的、截短的和雜合的啟動子，可以得自編碼與宿主細(xì)胞同源或異源的胞外或胞內(nèi)蛋白質(zhì)的基因。調(diào)控序列還可以是合適的轉(zhuǎn)錄終止序列，即能被宿主細(xì)胞識別從而終止轉(zhuǎn)錄的一段序列。終止序列可操作連接在編碼蛋白質(zhì)的核酸序列或所述rna分子的dna的3’末端。在所選宿主細(xì)胞中可發(fā)揮功能的任何終止子都可以用于本發(fā)明。調(diào)控序列還可以是合適的前導(dǎo)序列，即對宿主細(xì)胞的翻譯十分重要的mrna非翻譯區(qū)。前導(dǎo)序列可操作連接于編碼蛋白質(zhì)的核酸序列或所述rna分子的dna的5’末端。在所選宿主細(xì)胞中可發(fā)揮功能的任何前導(dǎo)序列均可用于本發(fā)明。調(diào)控序列還可以是信號肽編碼區(qū)，該區(qū)編碼一段連在蛋白質(zhì)氨基端的氨基酸序列，能引導(dǎo)編碼蛋白質(zhì)或所述rna分子的dna進入細(xì)胞分泌途徑。能引導(dǎo)表達(dá)后的蛋白質(zhì)或所述rna分子的dna進入所用宿主細(xì)胞的分泌途徑的信號肽編碼區(qū)都可以用于本發(fā)明。添加能根據(jù)宿主細(xì)胞的生長情況來調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)或所述rna分子的dna表達(dá)的調(diào)控序列可能也是需要的。調(diào)控序列的例子是那些能對化學(xué)或物理刺激物(包括在有調(diào)控化合物的情況下)作出反應(yīng)，從而開放或關(guān)閉基因表達(dá)的系統(tǒng)。調(diào)控序列的其他例子是那些能使基因擴增的調(diào)控序列。

23、上述物質(zhì)中，所述載體可為質(zhì)粒、黏粒、噬菌體或病毒載體。

24、上述物質(zhì)中，所述微生物可為酵母、細(xì)菌、藻或真菌，如農(nóng)桿菌。

25、上述物質(zhì)中，所述轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系均不包括繁殖材料。

26、本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用，所述應(yīng)用為蛋白質(zhì)或調(diào)控所述蛋白質(zhì)的編碼基因表達(dá)的物質(zhì)或調(diào)控所述蛋白質(zhì)活性和/或含量的物質(zhì)在下述任一種中的應(yīng)用：

27、m1)調(diào)控植物分蘗數(shù)；

28、m2)制備調(diào)控植物分蘗數(shù)的產(chǎn)品；

29、m3)植物育種；

30、所述蛋白質(zhì)為osd3突變體，所述osd3突變體是將seq?id?no.1的第644位氨基酸由亮氨酸突變成絲氨酸且保持seq?id?no.1的其它氨基酸不變的蛋白質(zhì)。

31、上述應(yīng)用中，所述調(diào)控為上調(diào)或增強或提高所述osd3突變體的編碼基因表達(dá)或所述osd3突變體的含量或活性。

32、上述應(yīng)用中，上文中b1)所述核酸分子為靶向所述osd3的編碼基因的grna。

33、所述grna的靶序列可為5'-ccggagcctgacattgccag-3'。所述grna的靶序列靶向于osd3基因的野生型基因組序列的第2000-2019位核苷酸。

34、前述蛋白質(zhì)、核酸分子和物質(zhì)即生物材料，也屬于本發(fā)明的保護范圍。

35、所述核酸分子具體可為編碼鏈的編碼序列是將seq?id?no.2的第1931為胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸突變?yōu)榘奏っ撗鹾颂呛塑账崆冶３謘eq?id?no.2的其他核苷酸不變得到的dna分子。

36、本發(fā)明提供的等位突變創(chuàng)制方法可以精準(zhǔn)得到水稻分蘗控制基因osd3的功能降低突變體，該突變體由于d3功能降低表現(xiàn)出對獨腳金內(nèi)酯信號響應(yīng)減弱，從而呈現(xiàn)矮生多分蘗的表型，所述突變體創(chuàng)制方法可用于遺傳性狀改良。