控制谷粒大小的方法

本发明涉及通过向upl2基因和/或启动子中引入至少一个突变来增加植物产量，特别是增加谷粒或种子数量的方法。还描述了以上述表型为特征的遗传改变的植物。

背景技术：

1、粮食作物，包括谷物、豆类和油籽作物，是世界粮食供应的重要组成部分。单株粒数是作物产量的主要决定因素，在很大程度上受到植物花序的花结构的影响。例如，水稻是世界上最重要的谷物作物之一，世界上近一半的人口以水稻为食(zuo和li，2014)。水稻粒数基本上由花序(穗)结构决定，花序结构是指一级枝梗和二级枝梗的数量和长度，以及二级和更高级枝梗上的枝梗数量(sakamoto和matsuoka，2008)。阐明穗结构以及其他物种中类似的花序结构控制的遗传和分子机制，对粮食作物的高产育种具有重要意义。在过去的几十年里，已经在水稻中鉴定了几个参与花序大小和粒数调控的基因，但花序大小和粒数控制的遗传和分子机制以及它们之间的相互作用仍不清楚。

2、鉴于上述情况，需要能够增加粒数，从而提高总产量，特别是在重要的粮食作物中。本发明解决了这一需求。

技术实现思路

1、在这里，我们报道了large2，其编码功能性hect结构域e3泛素连接酶upl2，调节穗(即花序)的大小和粒数。large2通过影响分生组织活性来控制花序大小和粒数。large2与apo1结合并调节其稳定性。遗传分析支持large2与apo1和apo2在共同的途径中发挥作用，以调节花序大小和粒数。这些发现揭示了一种调节花序大小和粒数控制的新机制，其涉及large2-apo1/apo2调节模块。我们进一步报道，在upl2中引入功能丧失突变，增加1000粒重和总产量。

2、因此，在本发明的第一方面中，提供了遗传改变的植物、植物部分或植物细胞，其包含至少一个upl2基因和/或upl2启动子中的至少一个突变。

3、在本发明的进一步的方面，提供了从本发明的植物获得或可获得的种子。

4、在本发明的进一步的方面，提供了增加植物产量的方法，该方法包括在所述植物中降低或消除upl2核酸的表达和/或降低upl2多肽的活性。

5、在本发明的进一步的方面，提供了生产具有增加的产量的植物的方法，该方法包括将至少一个突变引入编码upl2基因和/或upl2启动子的至少一个核酸序列中。在一个实施方案中，该方法可包括将至少一个突变引入第一植物中编码upl2基因和/或upl2启动子的核酸序列的至少一个核酸序列中，但优选所有拷贝或同源等位基因，并将第一植物与野生型或对照第二植物杂交以产生突变杂合的f1杂交植物。

6、在本发明的进一步的方面，提供了通过本发明的方法获得的植物、植物部分、部分细胞或种子。

7、在本发明的另一个方面，提供了用于鉴定和/或选择将具有增加的产量的表型的植物的方法，该方法包括在植物或植物种质中检测至少一种多态性，其中所述多态性是upl2基因或启动子中的突变，并选择所述植物。

8、在本发明的进一步的方面，提供了核酸构建体，其包含编码sgrna的核酸序列，其中所述sgrna包含选自seq id no:27、28、29、30、31、33、34、35、36、41、42、45、46、49、50、51、52、53、54、65、66、67、68、70、71、72、73或74的序列或其变体。

9、在本发明的另一个方面，提供了遗传改变的植物，其表达本发明的核酸构建体。

1.遗传改变的植物、植物部分或植物细胞，其包含至少一个upl2基因和/或upl2启动子中的至少一个突变。

2.权利要求1所述的植物，其中所述突变是功能丧失或部分功能丧失突变。

3.权利要求1或2所述的植物，其中所述植物对于所述突变是杂合的。

4.前述权利要求中任一项所述的植物，其中所述upl2基因编码包含hect结构域的e3泛素连接酶，并且其中所述突变导致非功能性hect结构域，其中优选所述突变导致所述hect结构域的缺失或部分缺失。

5.前述权利要求中任一项所述的植物，其中所述e3连接酶包含富含glu/asp的结构域，并且其中所述突变在富含glu/asp的结构域中。

6.前述权利要求中任一项所述的植物，其中所述upl2基因编码如seq id no:2所定义的多肽或其功能变体或同源物，并且其中所述upl2启动子包含seq id no:3或其功能变体或同源物或由其组成。

7.前述权利要求中任一项所述的植物，其中所述植物是农作物。

8.权利要求7所述的植物，其中所述植物选自水稻、小麦、玉米、大豆、高粱、油菜和其他蔬菜芸苔、大麦和小米。

9.种子，其从权利要求1-8中任一项所述的植物中获得或可获得。

10.增加植物产量的方法，所述方法包括在所述植物中降低或消除upl2核酸的表达和/或降低upl2多肽的活性。

11.权利要求10所述的方法，其中所述方法包括降低所述upl2多肽的e3连接酶活性。

12.权利要求10至11中任一项所述的方法，其中所述方法包括将至少一个突变引入到至少一个upl2基因和/或upl2启动子中。

13.生产具有增加的产量的植物的方法，所述方法包括将至少一个突变引入编码upl2基因和/或upl2启动子的至少一个核酸序列中。

14.权利要求13所述的方法，其中所述突变是功能丧失或部分功能丧失突变。

15.权利要求13或14所述的方法，其中所述upl2基因编码包含hect结构域的e3泛素连接酶，并且其中所述突变导致非功能性hect结构域，其中优选所述突变导致所述hect结构域的缺失或部分缺失。

16.权利要求10至15中任一项所述的方法，其中所述方法增加花序大小、单株粒数、粒宽和千粒重中的至少一项。

17.权利要求10所述的方法，其中所述方法包括使用rnai干扰来降低或消除upl2核酸的表达。

18.权利要求10-17中任一项所述的方法，其中所述upl2基因编码seq id no:2所定义的多肽或其功能变体或同源物，并且其中所述upl2启动子包含seq id no:3或其功能变体或同源物或由其组成。

19.权利要求10-18中任一项所述的方法，其中所述植物是农作物。

20.权利要求19所述的方法，其中所述植物选自水稻、小麦、玉米、大豆、高粱、油菜和其他蔬菜芸苔、大麦和小米。

21.植物、植物部分、部分细胞或种子，其通过权利要求10至20中任一项所述的方法获得。

22.用于鉴定和/或选择将具有增加的产量的表型的植物的方法，所述方法包括在植物或植物种质中检测至少一种多态性，其中所述多态性是upl2基因或启动子中的突变，并选择所述植物。

23.权利要求22所述的方法，其中所述突变是功能丧失或部分功能丧失突变。

24.核酸构建体，其包含编码sgrna的核酸序列，其中所述sgrna包含选自seq id no:27、28、29、30、31、33、34、35、36、41、42、45、46、49、50、51、52、53、54、65、66、67、68、70、71、72、73或74的序列或其变体。

25.遗传改变的植物，其表达权利要求24所述的核酸构建体。