OsPIL1基因在提高水稻籼稻品种产量和抗性的方法及应用

本发明涉及生物，具体是一种 ospil1基因在提高水稻籼稻品种产量和抗性的方法及应用。

背景技术：

1、水稻是世界上大多数国家的主要粮食作物之一。水稻病害的发生和流行严重威胁着全球的水稻产量和品质，化学防治和抗病品种等病害管理措施在降低水稻产量损失方面具有一定的作用，然而化学防治面临环境污染和稻米农残等影响稻米品质的问题。抗病品种很难达到高产、优质和抗病的目的，其原因在于农作物的生长、产量、品质和抗性等农艺性状之间存在负相关关系。因此，现有水稻抗病育种中如何协调生长、产量和抗性之间的平衡是一项艰巨的挑战，但是培育高产、优质和高抗性水稻品种是最佳的水稻病害管理策略。

2、许多广谱抗性基因或免疫力较强且无产量损失的基因型正在被整合到农作物品种中，提升了农作物抗性，且不影响农作物生长或产量。例如稻瘟菌cp蛋白mosm1在水稻中过量表达，增强了水稻对稻瘟菌和黄单胞杆菌抗性，而且对水稻生长和产量没有负面影响。nlr受体基因 pigmr6过表达的转基因水稻株系抗瘟性提高，同样地对水稻生长和产量没有负面影响。携带xa4+xa5+xa21基因型的水稻对来自韩国的18株水稻黄单胞菌具有较高的抗性，且对水稻生长和产量没有负面影响。在拟南芥和水稻中过量表达p450蛋白bsr2（broadspectrum resistance2）增强了拟南芥和水稻对立枯丝核菌的抗病性，虽然略微减缓了水稻生长速度，但增长了水稻谷粒。理想株型基因ipa1（ideal plant architecture1）转基因水稻株系抗瘟性增强，并且对水稻生长和产量没有负面影响。四肽重复序列（tpr）结构域rna结合蛋白bsr-k1的突变株表现出广谱抗性，且关键农艺性状仍然保持良好。但是这些基因或基因型导入或整合到农作物品种中提高了农作物抗性，但对农作物生长或产量没有影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种 ospil1基因在提高水稻籼稻品种产量和抗性的方法及应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、本发明以水稻光敏色素互作类因子 ospil1基因为对象，从水稻月亮谷中提取基因组dna并反转录成cdna，用pcr技术扩增出 ospil1基因的cds区序列1266bp编码区，基因序列如sqe id no.1所示，编码的氨基酸序列如sqe id no.2所示。通过构建 ospil1基因过表达载体，采用农杆菌lba4404介导的遗传转化方法，将过表达载体导入正常籼稻品种月亮谷中，得到 ospil1基因过表达植株，当 ospil1基因的表达量超过1.1倍时，其生长量、谷粒长度、产量和抗性显著提高于野生型水稻月亮谷。通过crispr/cas9技术编辑敲除月亮谷中 ospil1基因，得到了 ospil1敲除水稻株敲除株，其生长量、谷粒长度、产量和抗性显著低于野生型水稻月亮谷。这些结果表明，通过提高  ospil1基因的表达量，可以促使水稻生长量、谷粒长度、产量增加，同时提高水稻抗性。

4、因此，本发明请求保护 ospil1基因的如下用途：

5、如seq id no.1所示 ospil1基因或编码的蛋白在提高水稻籼稻品种生长量中的应用。

6、如seq id no.1所示 ospil1基因或编码的蛋白在提高水稻籼稻品种谷粒长度中的应用。

7、如seq id no.1所示 ospil1基因或编码的蛋白在提高水稻籼稻品种产量中的应用。

8、如seq id no.1所示 ospil1基因或编码的蛋白在提高水稻籼稻品种抗病性中的应用。

9、如seq id no.1所示 ospil1基因或编码的蛋白在提高水稻籼稻品种改良或育种中的应用。

10、本发明还请求保护seq id no.1所示 ospil1基因或编码的蛋白在提高水稻籼稻品种生长量、谷粒长度、产量和抗病性的方法，步骤包括：

11、（1）从野生型水稻月亮谷中提取基因组dna；

12、（2）用pcr技术扩增出目的基因 ospil1，所述目的基因 ospil1序列如seq id no.1所示；

13、（3）将基因 ospil1片段连接到表达载体上，得到过量表达 ospil1目的基因的质粒pbwa(v)hs-ospil1-osgfp；

14、（4）将质粒pbwa(v)hs-ospil1-osgfp导入农杆菌；

15、（5）含有质粒pbwa(v)hs-ospil1-osgfp的农杆菌与籼稻品种水稻株共培养即可得到生长量、谷粒长度、产量和抗病性正相关的水稻株系。

16、进一步的，步骤（2）中，用于扩增所述目的基因 ospil1的引物序列为 ospil1-f和 ospil1-r：

17、 ospil1-f:5¢-aacacggggactttgcaacatggatggcaatgcgagatcggcgg-3¢，

18、 ospil1-r:5¢-tcctcgcccttcacgatacaaattccatcagaggttggtggttgt-3¢。

19、本方法将 ospil1目的基因在水稻籼稻品种中过量表达，实现了水稻籼稻品种生长量、谷粒长度、产量和抗性提高，因此本方法亦可以用于水稻籼稻品种的改良或新品种选育也属于本发明的保护范围。

20、本发明的有益技术效果是：本发明克服了现有基因或基因型整合到农作物品种仅仅提高抗性的缺点，通过将光敏色素互作类因子（ ospil1）导入水稻显著提高了水稻生长、产量和抗性，可为光敏色素互作类因子（ ospil1）在提高其他农作物生长、产量和抗性方面提供参考，此外，本方法将 ospil1目的基因在水稻籼稻品种中过量表达，实现了水稻籼稻品种生长量、产量和抗性提高，因此本方法亦可以用于水稻籼稻品种的改良或新品种选育。