CN104450757B - 调控水稻穗型和粒型的sl基因及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通过促进或抑制SL基因或其蛋白来调节植物产量等性状，优选水稻的穗型和粒型的方法及其应用。所述方法可用于控制植物，优选水稻的穗型和粒型，特别是能使得植物的穗型呈密穗表型和粒型缩短，进而提高植物的品质和产量。本发明的SL基因或其蛋白及方法对于植物培植领域具有广泛的应用价值，为转基因技术改良农作物或者植物提供了很好的基因资源。

Description

调控水稻穗型和粒型的SL基因及其应用

技术领域

本发明涉及生物技术领域。具体地说，本发明涉及利用SL基因及其蛋白调控植物产量，和利用SL基因及其蛋白调控植物穗型和粒型的方法及其应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa)是世界上最重要的粮食作物之一，全世界有一半人口以大米为主食，我国稻谷年消耗量和产量占世界总量的三分之一。我国是人口大国，对水稻的产量和品质的研究，关系到粮食安全、人们生活的温饱和生活品质的提高。随着全球人口的增长和可耕地面积的日益减少；以及全球变暖趋势的加剧，高温热害已经成为世界稻作生产的制约因子之一。这更加加剧了对水稻产量和品质的要求，高产、优质日益成为水稻研究的重点问题。水稻基因组序列公布之后，水稻功能基因组学得到长足发展。从分子角度阐明基因的功能变得越来越方便。在此基础上，研究水稻高产优质的调控基因，为分子育种上提高水稻的产量和品质提供了极大方便。穗型是水稻理想株型研究的重要内容之一，筛选适度密穗表型的株系对于增加水稻产量具有实际意义。水稻单株的产量取决于三个因素：分蘖数、每穗粒数和粒重。稻米胚乳的主要成分是淀粉，胚乳占水稻干重的90％，水稻胚乳的变化会直接影响水稻粒型的变化，而淀粉的含量和性质直接影响稻米的品质。在植物进化和发育过程中，这些调控水稻产量和品质的基因不仅受到许多其它基因的调控，还受到诸多环境因素的影响和制约(Cai等.，1998)。

目前，水稻中已有很多影响穗型发育的基因被克隆。LAX基因在穗发育过程中通过调节侧生分生组织的发育调节穗中枝梗的发育，从而影响穗型(Komatsu等.，2003)。RCN1和RCN2基因分别是拟南芥中TFL1-like基因和金鱼草的CEN基因在水稻中的同源基因。RCN1和RCN2超表达的转基因植株主要通过延迟分枝结构的生长点向小花结构的生长点的转换的时间，增多二级以及二级以上枝梗数来增加籽粒数目，体现在穗型上就是密穗表型(Sun等.，2005)。在玉米中研究RA2基因，RA2基因的突变体在雄穗上的体现是一级枝梗数目的增加，在雌穗上的表型为分枝数目的增加(Bortiri等.，2006)。同样，水稻中影响粒型变化的基因也有很多被发现，数量性状位点GS3和GW8(OsSPL16基因)均与水稻种子的大小和形状有关(Hailiang等.，2010；Shaokui等.，2012)。

此外，水稻供人类食用的主要部分是胚乳中的淀粉，淀粉有直链淀粉和支链淀粉之分。非糯型的水稻直链淀粉含量较高，在10-30wt%之间；糯型的水稻直链淀粉含量则低于3wt%。水稻胚乳中的直链淀粉含量和胶稠度是稻米品质评价中的重要指标。一般而言，高直链淀粉含量的稻米其食用品质会降低。

因此，本领域急需能够调控水稻穗型和粒型，进而提高水稻产量和品质的基因以及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供SL基因及其蛋白在调控植物产量，以及植物穗型和/或粒型中的用途及其使用方法。

在第一方面，本发明提供SL基因或其蛋白在调控植物产量中的用途。

在优选的实施方式中，所述调控植物产量是提高植物产量。

在另一优选的实施方式中，所述用途是通过SL基因或其蛋白调控植物的穗型和/或粒型来调控植物产量。

在另一优选的实施方式中，所述调控植物的穗型是使得植物穗型变密，从而获得密穗型植物。

在另一优选的实施方式中，所述植物为禾本科植物；更优选地，所述植物包括：水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays L.)、小麦(Triticum aestivumLinn)、高粱(Sorghumbicolor)；最优选水稻。

在另一优选的实施方式中，所述调控植物产量的用途是通过降低SL基因的表达，减少SL基因表达蛋白或降低SL基因编码蛋白的活性，从而使得植物穗型变密，提高植物产量；或者所述调控植物产量的用途是通过增加SL基因的表达，增加SL基因编码蛋白或其活性使得植物的穗型变疏，从而降低产量。

在优选的实施方式中，SL基因是：

(a)SEQ ID NO:1所示核苷酸序列；或

(b)与SEQ ID NO:1所示核苷酸序列有48%，更优选75%以上的序列相同性的核苷酸序列；或

以下蛋白的编码序列：

(c)氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示的蛋白；或

(d)将SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(c)所述蛋白的功能的由(c)衍生的蛋白。

在第二方面，本发明提供调控植物产量的方法，所述方法通过增加或减少SL基因的表达，和/或提高或减少SL基因编码蛋白的活性来实现对植物产量的调控。

在优选的实施方式中，所述调控植物产量是提高植物产量。

在另一优选的实施方式中，所述方法通过增加或减少SL基因的表达，和/或提高或减少SL基因编码蛋白的活性来调控植物穗型和/或粒型，从而实现对植物产量的调控。

在优选的实施方式中，所述调控植物的穗型是使得植物穗型变密，从而获得密穗型植物。

在另一优选的实施方式中，所述方法包括以下步骤：

a)将促进或拮抗SL基因表达、增加或减少SL蛋白的表达量和/或SL蛋白活性的物质给予植物、植物种子、植物细胞、组织或器官；和

b)培养步骤a)获得的植物、植物种子、植物细胞、组织或器官。

在优选的实施方式中，所述促进SL基因表达或其蛋白的活性或表达是指与对照相比，SL基因或其蛋白的表达量升高或过表达，或表达活性更高的蛋白变体；所述拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达是指与对照相比，SL基因或其蛋白的表达量降低或不表达，或表达活性降低或无活性的SL蛋白。

在优选的实施方式中，所述促进SL基因或其蛋白的活性或表达的物质包括：编码SL蛋白的多核苷酸、包含编码SL蛋白的多核苷酸序列的超表达载体；拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达的物质包括：SL基因的反义RNA、dsRNA、miRNA或SL蛋白的抗体。

在优选的实施方式中，拮抗SL基因的活性或表达的物质是SEQ ID NO:8所示的microRNA。

在优选的实施方式中，所述植物为禾本科植物；更佳地，所述植物包括：水稻(Oryza sativa)、玉米、小麦、高粱；最优选水稻。

在另一优选的实施方式中，所述步骤a)是将SL基因的RNAi载体转入植物、植物种子、植物细胞、组织或器官，获得转化SL基因的RNAi载体的植物、植物种子、植物细胞、组织或器官。

在优选的实施方式中，所述步骤a)是将植物、植物种子、植物细胞、组织或器官与携带SL基因的RNAi载体的农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)接触，从而使SL基因的RNAi载体转入植物细胞，并整合到植物细胞的染色体上。

在优选的实施方式中，所述方法得到的植物的穗型呈密穗表型。

在另一优选的实施方式中，所述方法用于提高植物的产量。

在另一优选的实施方式中，所述RNAi载体如SEQ ID NO:8所示。

在第三方面，本发明提供筛选密穗型植物的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)检测待筛选植物的SL基因的表达量，SL蛋白的表达量，和/或SL蛋白的活性；和

(2)将步骤(1)所测得的待筛选植物的SL基因的表达量，或SL蛋白的表达量，或SL蛋白的活性与对照植物进行比较；

如果与对照植物相比，待筛选植物的SL基因表达量降低或无表达，SL蛋白表达量降低或无表达，和/或SL蛋白活性降低或无活性，则所筛选植物是密穗型植物。

在优选的实施方式中，筛选密穗型植物的方法包括检测SL基因表达的mRNA水平，例如通过RT-PCR进行检测。

在另一优选的实施方式中，筛选密穗型植物的方法包括检测SL蛋白的表达量或活性，例如通过Western blot进行检测。

在优选的实施方式中，所述对照植物包括但不限于野生型植物、天然突变型植物或经人工选育的植物。

在优选的实施方式中，所述植物为禾本科植物；更优选地，所述植物包括：水稻(Oryza sativa)、小麦、玉米、高粱；最优选水稻。

在优选的实施方式中，所述调节剂是SL基因或其蛋白的拮抗剂或抑制剂。

在优选的实施方式中，所述调节剂是RNAi载体，优选SEQ ID NO:8所示的RNAi载体。

在优选的实施方式中，所述调节剂使得植物，优选水稻的穗型呈密穗表型和粒型缩短。

在优选的实施方式中，所述调节剂提高植物，优选水稻的产量。

在第四方面，本发明提供筛选植物穗型和粒型调节剂的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将待测物质给予某植物；

b)检测该植物中SL基因或其蛋白的活性或表达情况；

如果与未给予待测物质的对照植物相比，所述SL基因或其蛋白的活性或表达上调，则所述待测物质使得植物的穗型呈稀穗表型和粒型变长；

如果与未给予待测物质的对照植物相比，所述SL基因或其蛋白的活性或表达下调，则所述待测物质使得植物的穗型呈密穗表型和粒型缩短。

在优选的实施方式中，所述植物为禾本科植物；更优选地，所述植物包括：水稻(Oryza sativa)、小麦、玉米、高粱；最优选水稻。

在第五方面，本发明提供一种植物细胞，所述植物细胞中SL基因表达降低或无SL基因表达，SL蛋白表达量降低或无表达，和/或SL蛋白活性降低或无活性。

在优选的实施方式中，通过基因剔除、基因中断或基因插入造成SL基因失活。

在另一优选的实施方式中，所述的失活还包括SL基因不表达，或表达没有活性的SL蛋白。

在第六方面，本发明提供一种RNAi载体，所述RNAi载体包含如SEQ ID NO:6所示序列。

在优选的实施方式中，所述RNAi载体如SEQ ID NO:8所示。

在第七方面，本发明提供一种提高水稻中支链淀粉含量的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将促进或拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达的物质给予水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官；和

b)培养步骤a)获得的水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官。

在优选的实施方式中，所述促进SL基因或其蛋白的活性或表达是指与对照相比，SL基因或其蛋白的表达量升高或过表达，或表达活性更高的蛋白变体；所述拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达是指与对照相比，SL基因或其蛋白的表达量降低或不表达，或表达活性降低或无活性的SL蛋白。

在优选的实施方式中，所述促进或拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达的物质包括：SL基因本身、含SL基因的超表达载体、SL基因的反义RNA或SL蛋白的抗体。

在优选的实施方式中，所述提高水稻中支链淀粉含量的方法包括：

a)是将SL基因的RNAi载体或包含SL基因的超表达载体转入水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官，获得转化了SL基因的RNAi载体或包含SL基因的超表达载体的水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官；和

b)培养步骤a)获得的水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官。

在优选的实施方式中，拮抗SL基因的活性或表达的物质包括：包含SEQ IDNO:6所示序列的miRNA载体，或dsRNA载体；优选SEQ ID NO:8所示的microRNA。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1显示了SL基因超表达转基因植株的RT-PCR检测结果，其中：1、2、3为随机的3株超表达转基因植株，检测用的组织为相同生长时期的水稻叶片。

图2显示了SL基因超表达对粒型和穗型的影响，其中，A：人工条件下SL基因超表达转基因植株T1代的穗型；B：人工条件下ZH11的穗型；C：ZH11(上)和SL基因超表达转基因植株(下)的粒长表型；D：SL基因超表达转基因植株(左)和ZH11(右)的穗。

图3显示了SL基因RNAi转基因植株的RT-PCR检测结果，其中：1、2、3、4、5为随机的5株转基因植株，检测用的组织为相同生长时期的水稻叶片。

图4显示了SL基因超表达和RNAi转基因植株的穗型和粒型，其中，A：由左到右依次为SL基因RNAi转基因植株(SL-RNAi)，ZH11和SL基因超表达转基因植株(SL-OE)；B：由上至下依次为SL-RNAi、ZH11和SL-OE转基因植株的粒型；C：由左到右依次为SL-OE、ZH11和SL-RNAi转基因植株的粒型。

图5显示了SL基因超表达和RNAi转基因植株的叶片横切结果；其中，A：SL-OE转基因植株叶片细脉间的细胞结构；B：SL-RNAi转基因植株叶片细脉间的细胞结构；C：ZH11叶片细脉间的细胞结构；D：SL-OE转基因植株叶片主脉和细脉间的细胞结构；E：SL-RNAi转基因植株叶片主脉和细脉间的细胞结构；F：ZH11叶片主脉和细脉间的细胞结构。

图6显示了SL基因超表达和RNAi转基因植株的颖壳表面扫描电镜分析，其中，A：SL基因超表达转基因植株的颖壳表面扫描；B：SL基因RNAi转基因植株的颖壳表面扫描；C：对照中花11的颖壳表面扫描；D：显微测定颖壳表皮细胞的纵向长度。

图7显示了转基因植株种子淀粉含量测定。

图8显示了SL基因的同源序列蛋白聚类分析。其中，A：SL基因在cDNA序列上的ORF位置；B：不同物种中SL同源蛋白的比对(黑色是75%-100%配对，灰色是50%配对)；C：不同物种间SL同源蛋白的聚类分析图。图C中，双子叶植物(Dicotyledons)：Fvs:野草莓；Rc:蓖麻；Mt:蒺藜苜蓿：Sl:番茄：Ca:鹰嘴豆：Vv:葡萄；At:拟南芥；单子叶植物(Monocotyledons)：Sb:高粱；Si:小米；Bd:二穗短柄草；Zm:玉米；Os:水稻。

具体实施方式

发明人经过广泛而深入的研究，出乎意料地发现水稻的SL基因对水稻穗型和粒型有明显的影响，超表达该基因的转基因植株呈现稀穗的表型，且粒型明显变长；RNAi转基因植株的穗型呈现轻微密穗的表型，且粒型有轻微缩短现象，该密穗表型直接影响水稻单株的每穗粒数，从而决定了水稻单株的产量，进而在增加产量方面具有潜力。在此基础上完成了本发明。

SL基因(SEQ ID NO:1；SL基因的cDNA序列)编码的蛋白属于甲基腺嘌呤DNA糖基化酶的家族(methyladenine glycosylase family protein)，它在拟南芥中的同源基因编码3-甲基腺嘌呤DNA糖基化酶I。生物体内的糖基化酶多用于碱基错配修复，功能上存在保守性，是一类非常重要的功能蛋白。发明人发现SL基因超表达的转基因植株呈现为稀穗的表型，且粒型明显变长；同时对SL基因进行了RNAi功能下调研究，发现RNAi转基因植株的穗型呈现轻微密穗的表型，且粒长有明显缩短现象，分析颖壳表面细胞发现超标达的转基因植株和RNAi转基因植株的颖壳细胞分别有拉长和缩短的现象。因此，SL基因的RNAi导致的密穗表型直接影响水稻单株的每穗粒数，且结实率高，从而决定了水稻单株的产量，对增加作物产量具有重要意义。

植物

本文所用的术语“植物”是指可以借助光合作用，以水、二氧化碳和无机盐等无机物合成碳水化合物、蛋白质等来维系生存，并通常不发生移动的生物。在具体的实施方式中，本文所述的“植物”通常包括粮食作物和经济作物。所述粮食作物指以收获成熟果实为目的，经去壳、碾磨等加工程序而成为人类基本食粮的一类作物，例如谷类作物、薯类作物和豆类作物。而所述经济作物，又称技术作物、工业原料作物，其指具有某种特定经济用途的农作物，包括蔬菜、瓜果、花卉等园艺作物。

在优选的实施方式中，本文所述的“植物”包括禾本科植物，更佳的但不限于：水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivumLinn)、玉米(Zea mays L.)、高粱(Sorghumbicolor)等作物；优选水稻。

鉴于本发明的教导，本领域技术人员应该明白，本文所述的植物是其中的SL基因或其蛋白的表达或活性得到抑制或增强的植物。本领域技术人员还应明白，除了成体植物本身，本文所述的植物还包括植物种子、植物细胞、植物组织或器官。

在具体的实施方式中，本发明的植物包括：转入了SL基因或其同源基因的转基因植物；或者其中的SL基因表达受到抑制或拮抗的转基因植物；或者SL蛋白表达量降低(包括低表达或不表达)或表达无活性SL蛋白的植物，等等。

SL基因及其蛋白

在本发明中，SL蛋白和SL基因编码的蛋白或多肽表示同一物质，术语“SL蛋白”指具有SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的多肽。然而，鉴于本发明的教导以及现有技术，本领域技术人员还应明白该术语包括SL蛋白的变异形式，所述变异形式具有与SL蛋白相同或相似的功能，但其氨基酸序列与SEQ ID NO:2所示氨基酸序列有少量差异。这些变异形式包括(但不限于)：一个或多个(通常为1-50个，较佳地1-30个，更佳地1-20个，最佳地1-10个，还更佳如1-8个、1-5个)氨基酸的缺失、插入和/或取代，以及在C末端和/或N末端添加一个或多个(通常为20个以内，较佳地为10个以内，更佳地为5个以内)氨基酸。例如，本领域技术人员熟知，用性能相近或相似的氨基酸进行取代，例如，异亮氨酸与亮氨酸相互取代时，不会改变所得蛋白质的功能。再例如，在C末端和/或N末端添加一个或数个氨基酸，例如为便于分离而添加的标签通常不会改变所得蛋白质的功能。

多肽的变异形式包括：同源序列、保守性变异体、等位变异体、天然突变体、诱导突变体、在高或低的严格性条件下能与SL蛋白DNA杂交的DNA所编码的蛋白、以及利用抗SL蛋白的抗血清获得的多肽或蛋白。本发明还提供了其他多肽，如包含SL蛋白或其片段的融合蛋白。除了几乎全长的多肽外，本发明还包括了SL蛋白的可溶性片段。通常，该片段具有SL蛋白序列的至少约20个连续氨基酸，通常至少约30个连续氨基酸，较佳地至少约50个连续氨基酸，更佳地至少约80个连续氨基酸，最佳地至少约100个连续氨基酸。

发明还提供SL蛋白或多肽的类似物。这些类似物与天然SL蛋白的差别可以是氨基酸序列上的差异，也可以是不影响序列的修饰形式上的差异，或者兼而有之。这些多肽包括天然或诱导的遗传变异体。诱导变异体可以通过各种技术得到，如通过辐射或暴露于诱变剂而产生随机诱变，还可通过定点诱变法或其他已知分子生物学的技术。类似物还包括具有不同于天然L-氨基酸的残基(如D-氨基酸)的类似物，以及具有非天然存在的或合成的氨基酸(如β、γ-氨基酸)的类似物。应理解，本发明的多肽并不限于上述例举的代表性的多肽。

修饰(通常不改变一级结构)形式包括：体内或体外的多肽的化学衍生形式如乙酰化或羧基化。修饰还包括糖基化。修饰形式还包括具有磷酸化氨基酸残基(如磷酸酪氨酸，磷酸丝氨酸，磷酸苏氨酸)的序列。还包括被修饰从而提高了其抗蛋白水解性能或优化了溶解性能的多肽。

在本发明中，“SL蛋白保守性变异多肽”指与SEQ ID NO:2所示氨基酸序列相比，有至多20个，较佳地至多10个，更佳地至多5个，最佳地至多3个氨基酸被性质相似或相近的氨基酸所替换而形成多肽。

因此，鉴于本发明的教导和现有技术，本领域技术人员可根据，例如下表所示进行氨基酸替换而产生保守性变异的突变体。

初始残基	代表性的取代残基	优选的取代残基
			Ala(A)	Val;Leu;Ile	Val
Arg(R)	Lys;Gln;Asn	Lys

Asn(N)	Gln;His;Lys;Arg	Gln
			Asp(D)	Glu	Glu
Cys(C)	Ser	Ser
			Gln(Q)	Asn	Asn
Glu(E)	Asp	Asp
			Gly(G)	Pro;Ala	Ala
His(H)	Asn;Gln;Lys;Arg	Arg
			Ile(I)	Leu;Val;Met;Ala;Phe	Leu
Leu(L)	Ile;Val;Met;Ala;Phe	Ile
			Lys(K)	Arg;Gln;Asn	Arg
Met(M)	Leu;Phe;Ile	Leu
			Phe(F)	Leu;Val;Ile;Ala;Tyr	Leu
Pro(P)	Ala	Ala
			Ser(S)	Thr	Thr
Thr(T)	Ser	Ser
			Trp(W)	Tyr;Phe	Tyr
Tyr(Y)	Trp;Phe;Thr;Ser	Phe
			Val(V)	Ile;Leu;Met;Phe;Ala	Leu

因此，本文所用的“含有”，“具有”或“包括”包括了“包含”、“主要由......构成”、“基本上由......构成”、和“由......构成”；“主要由......构成”、“基本上由......构成”和“由......构成”属于“含有”、“具有”或“包括”的下位概念。

本发明的多肽可以是重组多肽、天然多肽、合成多肽，优选的是重组多肽。本发明的多肽可以是天然纯化的产物，或是化学合成的产物，或使用重组技术从原核或真核宿主(例如，细菌、酵母、高等植物、昆虫和哺乳动物细胞)中产生。根据重组生产方案所用的宿主，本发明的多肽可以是糖基化的，或可以是非糖基化的。本发明的多肽还可包括或不包括起始的甲硫氨酸残基。

本领域技术人员明白，本发明的SL蛋白还包括SL蛋白的片段、衍生物和类似物。如本文所用，术语“片段”、“衍生物”和“类似物”是指基本上保持本发明的SL蛋白相同的生物学功能或活性的多肽。本发明的多肽片段、衍生物或类似物可以是(i)有一个或多个保守或非保守性氨基酸残基(优选保守性氨基酸残基)被取代的多肽，而这样的取代的氨基酸残基可以是也可以不是由遗传密码编码的，或(ii)在一个或多个氨基酸残基中具有取代基团的多肽，或(iii)成熟多肽与另一个化合物(比如延长多肽半衰期的化合物，例如聚乙二醇)融合所形成的多肽，或(iv)附加的氨基酸序列融合到此多肽序列而形成的多肽(如前导序列或分泌序列或用来纯化此多肽的序列或蛋白原序列，或融合蛋白)。根据本文的定义这些片段、衍生物和类似物属于本领域熟练技术人员公知的范围。

任何一种SL蛋白的生物活性片段都可以应用于本发明。在本文中，SL蛋白的生物活性片段是指SL蛋白的片段，但其仍然能保持全长SL蛋白的全部或部分功能。通常情况下，所述的生物活性片段至少保持全长SL蛋白的50%的活性。在更优选的条件下，所述活性片段能够保持全长SL蛋白的60%、70%、80%、90%、95%、99%、或100%的活性。

如本文所用，“分离的”是指物质从其原始环境中分离出来(如果是天然的物质，原始环境即是天然环境)。如活体细胞内的天然状态下的多聚核苷酸和多肽是没有分离纯化的，但同样的多聚核苷酸或多肽如从天然状态中同存在的其他物质中分开，则为分离纯化的。

如本文所用，“分离的SL蛋白”或“分离的SL多肽”是指SL蛋白基本上不含天然与其相关的其它蛋白、脂类、糖类或其它物质。本领域的技术人员能用标准的蛋白质纯化技术纯化SL蛋白。基本上纯的多肽在非还原聚丙烯酰胺凝胶上能产生单一的主带。“At SL蛋白”或“At SL多肽”是指拟南芥的“SL蛋白”或“SL多肽”。

本发明还提供了编码本发明SL蛋白或其保守性变异多肽的多核苷酸序列。

本发明的多核苷酸可以是DNA形式或RNA形式。DNA形式包括cDNA、基因组DNA或人工合成的DNA。DNA可以是单链的或是双链的。DNA可以是编码链或非编码链。编码成熟多肽的编码区序列可以与SEQ ID NO:1所示的编码区序列相同或者是简并的变异体。如本文所用，“简并的变异体”在本发明中是指编码具有SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的蛋白质，但与SEQ ID NO:1所示编码区序列有差别的核酸序列。

编码SEQ ID NO:2所示成熟多肽的多核苷酸包括：只编码成熟多肽的编码序列；成熟多肽的编码序列和各种附加编码序列；成熟多肽的编码序列(和任选的附加编码序列)以及非编码序列。

术语“编码多肽的多核苷酸”可以是包括编码所述多肽的多核苷酸，也可以是还包括附加编码和/或非编码序列的多核苷酸。

本发明还涉及上述多核苷酸的变异体，其编码与本发明有相同的氨基酸序列的多肽或多肽的片段、类似物和衍生物。此多核苷酸的变异体可以是天然发生的等位变异体或非天然发生的变异体。这些核苷酸变异体包括取代变异体、缺失变异体和插入变异体。如本领域所知的，等位变异体是一个多核苷酸的替换形式，它可能是一个或多个核苷酸的取代、缺失或插入，但不会从实质上改变其编码的多肽的功能。

本发明还涉及与上述的序列杂交且两个序列之间具有至少50%，较佳地至少70%，更佳地至少80%相同性的多核苷酸。本发明特别涉及在严格条件下与本发明所述多核苷酸可杂交的多核苷酸。在本发明中，“严格条件”是指:(1)在较低离子强度和较高温度下的杂交和洗脱，如0.2×SSC，0.1%SDS，60℃；或(2)杂交时加有变性剂，如50%(v/v)甲酰胺，0.1%小牛血清/0.1%Ficoll，42℃等；或(3)仅在两条序列之间的相同性至少在90%以上，更好是95%以上时才发生杂交。并且，可杂交的多核苷酸编码的多肽与SEQ ID NO:2所示的成熟多肽有相同的生物学功能和活性。

本发明还涉及与上述的序列杂交的核酸片段。如本文所用，“核酸片段”的长度至少含15个核苷酸，较好是至少30个核苷酸，更好是至少50个核苷酸，最好是至少100个核苷酸以上。核酸片段可用于核酸的扩增技术(如PCR)以确定和/或分离编码SL蛋白的多聚核苷酸。

此外，应理解，虽然本发明的SL基因优选获自水稻，但是获自其它植物，例如小麦、拟南芥、玉米、高粱等作物中与水稻SL基因高度同源(如具有75%以上的序列相同性；例如，水稻中SL基因与拟南芥中SL基因的同源性百分比为48%左右，而玉米、高粱等作物中SL基因与水稻中SL基因的同源性更高)的其它基因也在本发明考虑的范围之内。比对序列相同性的方法和工具也是本领域周知的，例如BLAST。因此，本发明亦适用各种植物，例如水稻、拟南芥、玉米、高粱等作物。换言之，本文所述的“SL基因或其蛋白”还包括来自其它植物的SL基因或其蛋白。

本发明的SL蛋白核苷酸全长序列或其片段通常可以用PCR扩增法、重组法或人工合成的方法获得。对于PCR扩增法，可根据本发明所公开的有关核苷酸序列，尤其是开放阅读框序列来设计引物，并用市售的cDNA库或按本领域技术人员已知的常规方法所制备的cDNA库作为模板，扩增而得有关序列。当序列较长时，常常需要进行两次或多次PCR扩增，然后再将各次扩增出的片段按正确次序拼接在一起。

一旦获得了有关的序列，就可以用重组法来大批量地获得有关序列。这通常是将其克隆入载体，再转入细胞，然后通过常规方法从增殖后的宿主细胞中分离得到有关序列。

此外，还可用人工合成的方法来合成有关序列，尤其是片段长度较短时。通常，通过先合成多个小片段，然后再进行连接可获得序列很长的片段。

目前，已经可以完全通过化学合成来得到编码本发明蛋白(或其片段，或其衍生物)的DNA序列。然后可将该DNA序列引入本领域中已知的各种现有的DNA分子(或如载体)和细胞中。此外，还可通过化学合成将突变引入本发明蛋白序列中。

本发明也涉及包含本发明的多核苷酸的载体，以及用本发明的载体或SL蛋白编码序列经基因工程产生的宿主细胞，以及经重组技术产生本发明所述多肽的方法。

通过常规的重组DNA技术(Science，1984；224：1431)，可利用本发明的多聚核苷酸序列来表达或生产重组的SL蛋白。一般来说有以下步骤：

1.用本发明的编码SL蛋白的多核苷酸(或其变异体)，或用含有该多核苷酸的重组表达载体转化或转导合适的宿主细胞；

2.在合适的培养基中培养的宿主细胞；

3.从培养基或细胞中分离、纯化蛋白质。

本发明中，SL蛋白多核苷酸序列可插入重组表达载体。术语“重组表达载体”指本领域熟知的细菌质粒、噬菌体、酵母质粒、植物细胞病毒、哺乳动物细胞病毒或其他载体。总之，只要能在宿主体内复制和稳定，任何质粒和载体都可以用。表达载体的一个重要特征是通常含有复制起点、启动子、标记基因和翻译控制元件。

本领域的技术人员熟知的方法能用于构建含SL蛋白编码DNA序列和合适的转录/翻译控制信号的表达载体。这些方法包括体外重组DNA技术、DNA合成技术、体内重组技术等。所述的DNA序列可有效连接到表达载体中的适当启动子上，以指导mRNA合成。表达载体还包括翻译起始用的核糖体结合位点和转录终止子。

此外，表达载体优选地包含一个或多个选择性标记基因，以提供用于选择转化的宿主细胞的表型性状，如真核细胞培养用的二氢叶酸还原酶、新霉素抗性以及绿色荧光蛋白(GFP)，或用于大肠杆菌的卡那霉素或氨苄青霉素抗性。

包含上述的适当DNA序列以及适当启动子或者控制序列的载体，可以用于转化适当的宿主细胞，以使其能够表达蛋白质。

宿主细胞可以是原核细胞，如细菌细胞；或是低等真核细胞，如酵母细胞；或是高等真核细胞，如植物细胞。代表性例子有：大肠杆菌，链霉菌属、农杆菌；真菌细胞如酵母；植物细胞等。

本发明的多核苷酸在高等真核细胞中表达时，如果在载体中插入增强子序列时将会使转录得到增强。增强子是DNA的顺式作用因子，通常大约有10到300个碱基对，作用于启动子以增强基因的转录。

本领域一般技术人员都清楚如何选择适当的载体、启动子、增强子和宿主细胞。

用重组DNA转化宿主细胞可用本领域技术人员熟知的常规技术进行。当宿主为原核生物如大肠杆菌时，能吸收DNA的感受态细胞可在指数生长期后收获，用CaCl₂法处理，所用的步骤在本领域众所周知。另一种方法是使用MgCl₂。如果需要，转化也可用电穿孔的方法进行。当宿主是真核生物，可选用如下的DNA转染方法：磷酸钙共沉淀法，常规机械方法如显微注射、电穿孔、脂质体包装等。

转化植物可使用农杆菌转化或基因枪转化等方法，例如喷洒法、叶盘法、水稻幼胚转化法等。对于转化的植物细胞、组织或器官可以用常规方法再生成植株，从而获得穗型和粒型改变的植物。

获得的转化子可以用常规方法培养，表达本发明的基因所编码的多肽。根据所用的宿主细胞，培养中所用的培养基可选自各种常规培养基。在适于宿主细胞生长的条件下进行培养。当宿主细胞生长到适当的细胞密度后，用合适的方法(如温度转换或化学诱导)诱导选择的启动子，将细胞再培养一段时间。

在上面的方法中的重组多肽可在细胞内、或在细胞膜上表达、或分泌到细胞外。如果需要，可利用其物理的、化学的和其它特性通过各种分离方法分离和纯化重组的蛋白。这些方法是本领域技术人员所熟知的。这些方法的例子包括但并不限于：常规的复性处理、用蛋白沉淀剂处理(盐析方法)、离心、渗透破菌、超处理、超离心、分子筛层析(凝胶过滤)、吸附层析、离子交换层析、高效液相层析(HPLC)和其它各种液相层析技术及这些方法的结合。

SL基因及其蛋白的应用

本发明的SL基因及其蛋白或多肽有增加作物产量的用途，优选地还可以改善作物产量相关性状，如穗型，如密穗表型。SL基因及其蛋白或多肽还可用于筛选促进或拮抗SL蛋白功能的抗体、多肽或其它配体。用表达的重组SL蛋白筛选多肽库可用于寻找有价值的抑制或刺激SL蛋白功能的多肽分子。

本发明的多核苷酸的一部分或全部可作为探针固定在微阵列(microarray)或DNA芯片(又称为“基因芯片”)上，用于分析组织中基因的差异表达分析。用SL蛋白的特异性引物进行RNA-聚合酶链反应(RT-PCR)体外扩增也可检测SL蛋白的转录产物。

本发明的SL基因及其蛋白可用于调控植物的穗型和粒型。

在优选的实施方式中，所述调控植物的穗型和粒型是通过降低SL基因的表达，减少SL基因表达蛋白或降低SL基因编码蛋白的活性，从而使得植物穗型变密，提高植物产量；通过增加SL基因的表达，增加SL基因编码蛋白或其活性使得植物的穗型变疏，从而降低产量。

在优选的实施方式中，经调控植物的穗型是密穗型。

在优选的实施方式中，所述调控植物的穗型和粒型使得受调节植物的产量提高。

本发明的SL基因或其蛋白还可用于筛选植物穗型和粒型的调节剂。

本发明还进一步涉及SL的促进剂或拮抗剂及其用途。由于SL的促进剂或拮抗剂可调节SL的表达和/或调节SL的活性等，因此，所述的SL的促进剂或拮抗剂也可通过对SL的影响来调节植物的穗型和粒型，从而达到改良植物的目的。

在优选的实施方式中，任何可降低SL蛋白的活性、降低SL蛋白的稳定性、抑制SL蛋白的表达、减少SL蛋白有效作用时间、或降低SL的转录和翻译的物质均可用于本发明，作为SL的拮抗剂，例如抗所述SL蛋白的抗体，干扰所述SL蛋白的编码基因表达的干扰分子(如可形成microRNA的干扰分子)。所述的拮抗剂可用于使得植物的穗型呈密穗表型和粒型缩短。在得知了靶序列后，制备干扰特定基因表达的干扰分子的方法是本领域人员熟知的。

在具体的实施方式中，促进SL基因或其蛋白的活性或表达的物质可以是编码SL蛋白的多核苷酸、包含编码SL蛋白的多核苷酸序列的超表达载体、SL基因或其蛋白本身。在具体的实施方式中，干扰或拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达的物质包括但不限于：SL基因的反义RNA、dsRNA、miRNA或SL蛋白的抗体，包括多克隆抗体、单克隆抗体或抗血清。在优选的实施方式中，拮抗SL基因的活性或表达的物质是SEQ ID NO:8所示的microRNA。

由于本发明人出乎意料地发现SL基因或其蛋白在调节植物穗型和粒型中的作用。因此，如果能够抑制或拮抗植物中SL基因或其蛋白的功能，就可以控制植物的穗型和粒型，进而获得产量更高的植物。在具体的实施方式中，本发明提供一种植物细胞，所述植物细胞中SL基因表达降低或无SL基因表达，SL蛋白表达量降低或无SL蛋白表达，和/或SL蛋白活性降低或无活性。

本领域技术人员熟知如何使得细胞，例如植物细胞中的SL基因失活。例如，通过基因剔除、基因中断或基因插入而造成SL基因失活。在另一优选例中，所述的失活还包括SL基因不表达，或表达没有活性的SL蛋白。

本发明方法

如上所述，基于以上涉及SL基因或其蛋白的发现，本发明人进一步提供了调控植物产量，和优选调控植物穗型和/或粒型的方法。

本发明提供调控植物产量，所述方法通过增加或减少SL基因的表达，和/或提高或减少SL基因编码蛋白的活性来实现对植物产量的调控。

在优选的实施方式中，所述调控植物产量是提高植物产量。

在优选的实施方式中，本发明调控植物产量的方法通过增加或减少SL基因的表达，和/或提高或减少SL基因编码蛋白的活性来调控植物穗型和/或粒型，从而实现对植物产量的调控。

在优选的实施方式中，所述调控植物的穗型是使得植物穗型变密，从而获得密穗型植物。

在具体的实施方式中，所述方法包括以下步骤：

a)将促进或拮抗SL基因表达、增加或减少SL蛋白的表达量和/或SL蛋白活性的物质给予植物、植物种子、植物细胞、组织或器官；和

b)培养步骤a)获得的植物、植物种子、植物细胞、组织或器官。

在优选的实施方式中，所述促进SL基因表达或其蛋白的活性或表达是指与对照相比，SL基因或其蛋白的表达量升高或过表达，或表达活性更高的蛋白变体；所述拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达是指与对照相比，SL基因或其蛋白的表达量降低或不表达，或表达活性降低或无活性的SL蛋白。

在具体的实施方式中，所述促进SL基因或其蛋白的活性或表达的物质包括：编码SL蛋白的多核苷酸、包含编码SL蛋白的多核苷酸序列的超表达载体；拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达的物质包括：SL基因的反义RNA、dsRNA、miRNA或SL蛋白的抗体。在优选的实施方式中，拮抗SL基因的活性或表达的物质是包含SEQ ID NO:6所示序列的RNAi载体，优选SEQ ID NO:8所示的microRNA。

在得知SL蛋白的功能后，本领域人员可采用多种熟知的方法来增强SL蛋白的表达或活性。例如，可通过本领域人员已知的途径将携带SL基因的表达单位(比如表达载体或病毒等)递送到靶点上，并使之表达活性的SL蛋白。例如，将编码SL蛋白的基因通过常规方法克隆至适当载体，将带有外源基因的重组载体导入可表达SL蛋白的植物细胞，进而使所述植物细胞表达SL蛋白。将所述植物细胞再生成植物，便可获得过量表达SL蛋白的植物。

其它增加SL基因或其同源基因表达的方法是本领域周知的。例如，可通过用强启动子驱动来增强SL基因或其同源基因的表达。或者通过增强子(如水稻waxy基因第一内含子、Actin基因第一内含子等)来增强该SL基因的表达。适用于本发明方法的强启动子包括但不限于：35s启动子，水稻、玉米的Ubi启动子等。

此外，也可以采用本领域人员熟知的多种方法来降低SL蛋白的表达或使之不表达。例如可将携带反义SL基因的表达单位(比如表达载体或病毒等)递送到靶点上，使得细胞或植物组织不表达或降低表达SL蛋白。本领域技术人员知晓抑制SL基因或其同源基因表达的方法。本领域技术人员还知晓抑制或降低SL蛋白活性的方法，例如，利用SL蛋白的抗体，包括但不限于：SL蛋白的单克隆抗体、多克隆抗体或抗血清。

在具体的实施方式中，可将编码SL蛋白的多核苷酸转入植物、植物种子、植物细胞、组织或器官，获得转化入编码SL蛋白的多核苷酸的植物、植物种子、植物细胞、组织或器官。

在优选的实施方式中，可将植物、植物种子、植物细胞、组织或器官与携带含有编码SL蛋白的多核苷酸的农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)接触，从而使编码SL蛋白的多核苷酸转入植物细胞，并整合到植物细胞的染色体上。

在另一方面，本发明提供筛选密穗型植物的方法，所述方法包括：

(1)检测待筛选植物的SL基因的表达量，SL蛋白的表达量，和/或SL蛋白的活性；和

(2)将步骤(1)所测得的待筛选植物的SL基因的表达量，或SL蛋白的表达量，或SL蛋白的活性与对照植物进行比较；

如果与对照植物相比，待筛选植物的SL基因表达量降低或无表达，SL蛋白表达量降低或无表达，和/或SL蛋白活性降低或无活性，则所筛选植物是密穗型植物。

在优选的实施方式中，筛选密穗型植物的方法包括检测SL基因表达的mRNA水平，例如通过RT-PCR进行检测。

在另一优选的实施方式中，筛选密穗型植物的方法包括检测SL蛋白的表达量或活性，例如通过Western blot进行检测。

在优选的实施方式中，所述对照植物包括但不限于野生型植物、天然突变型植物或经人工选育的植物。

在优选的实施方式中，所述调节剂是SL基因或其蛋白的拮抗剂或抑制剂。

在优选的实施方式中，所述调节剂是RNAi载体，例如包含SEQ ID NO:6所示序列的RNAi载体；更优选SEQ ID NO:8所示的RNAi载体。

在优选的实施方式中，所述调节剂使得植物，优选水稻的穗型呈密穗表型和粒型缩短。

在优选的实施方式中，所述调节剂提高植物，优选水稻的产量。

在另一方面，本发明提供利用SL基因或其蛋白筛选植物穗型和粒型调节剂的方法，包括：

a)将待测物质给予某植物；

b)检测该植物中SL基因或其蛋白的活性或表达情况；

如果与未给予待测物质的对照植物相比，所述SL基因或其蛋白的活性或表达上调，则所述待测物质使得植物的穗型呈稀穗表型和粒型变长；

如果与未给予待测物质的对照植物相比，所述SL基因或其蛋白的活性或表达下调，则所述待测物质使得植物的穗型呈密穗表型和粒型缩短。

在还有另一方面，本发明提供一种提高水稻中支链淀粉含量的方法，所述方法包括：

a)将促进或拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达的物质给予水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官；和

b)培养步骤a)获得的水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官。

在一优选例中，所述促进SL基因或其蛋白的活性或表达是指与对照相比，SL基因或其蛋白的表达量升高或过表达，或表达活性更高的蛋白变体；所述拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达是指与对照相比，SL基因或其蛋白的表达量降低或不表达，或表达活性降低或无活性的SL蛋白。

在一优选例中，所述促进或拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达的物质包括：SL基因本身、含SL基因的超表达载体、SL基因的反义RNA或SL蛋白的抗体。

在优选的实施方式中，所述提高水稻中支链淀粉含量的方法包括：

a)是将SL基因的RNAi载体或包含SL基因的超表达载体转入水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官，获得转化了SL基因的RNAi载体或包含SL基因的超表达载体的水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官；和

b)培养步骤a)获得的水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官。

所述拮抗SL基因的活性或表达的物质包括：包含SEQ ID NO:6所示序列的miRNA载体，或dsRNA载体；优选SEQ ID NO:8所示的microRNA。

本发明的主要优点

1.本发明首次发现SL基因或其蛋白具有调节植物穗型和粒型的功能；

2.本发明的SL基因或其蛋白调节穗型和粒型的效果明显，为转基因技术改良农作物或者植物提供了很好的基因基础；

3.使用本发明的方法可以通过转基因技术培育出穗型和粒型改变的各种新品种。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件如Sambrook等人，分子克隆：实验室指南(New York：Cold Spring Harbor LaboratoryPress，1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

实施例

实施例1.水稻中SL基因的克隆

从水稻品种中花11(ZH11，参见CN101928726B或CN101880671B)中克隆了SL基因(SEQ ID NO:1)，该基因基因编码甲基腺嘌呤DNA糖基化酶(methyladenine glycosylasefamily protein，SEQ ID NO:2)，它在拟南芥中的同源基因编码3-甲基腺嘌呤DNA糖基化酶I，是一类用于碱基错配修复的重要功能蛋白。

设计了带有限制性内酶切酶切位点的引物(SLOEF:GGGATCCtgcgtcgctgatgatgcccc；SEQ ID NO:3)，和SLOER：gggtaccacatgccgccgtttcatttgtc；SEQ ID NO:4)，通过PCR的方法扩增得到SL基因的cDNA序列上包括从ATG到TAG的序列全长的片段，并通过限制性内切酶酶切之后，克隆到超表达载体p1301-35SNOS上(SEQ ID NO:5)，根据Hiei，Y.，Ohta，S.，Komari，T.和Kumashiro，T.(Efficient transformation of rice(Oryza sativaL.)mediated by Agrobacterium and sequence analysis of the boundaries of theT-DNA.Plant J6，271-82.，1994)所述的农杆菌介导方法转化野生型水稻品种中花11(ZH11)。

实施例2.水稻中SL基因超表达的表型分析

随机选取三株SL基因超表达的转基因植株，进行RT-PCR检测，证实转基因植株中SL基因的表达被明显上调(参见图1)。转基因植株呈现出籽粒变长和稀穗的表型(参见图2和图4)。统计结果显示，SL基因超表达的转基因植株中粒长明显加长，同时粒宽明显减小，从而使得转基因植株的长宽比明显增大(表1)。相应地，转基因植株的叶片宽度缩小(参见表1)，推测与叶片脉络间的细胞数目减少有关(参见图5A、D)。

实施例3.SL基因的RNAi转基因分析

选取SL基因的一个比较特异的片段(tcgtgccacggaacagcagatgaatggaaccaatggactagctgctgatattgcacgtacaatagatgaacttagcatttcatagcgaatagggggaaatgctcaaatgatgtataag catgtgtgtattttgtttatcgtagcgtttaggtgtggtctgatcgttgttacttgtcacgttgtagcgtaggacattttagacttt agcatttcaagacaaatgaaacggcggcatgt；SEQ ID NO:6)，以pCAMBIA1301(SEQ ID NO:7)为骨架，构建了SL基因的RNAi载体(SEQ ID NO:8)，并通过农杆菌介导的遗传转化方法，转化到野生型水稻中花11中。目前已经得到转基因植株，随机选取了5株转基因植株，通过RT-PCR的方法，证实了其中SL基因的表达被下调(参见图3)。转基因植株的整体表型为轻微密穗(参见图4)、粒长缩短，叶片细脉间的细胞数目增多导致叶宽轻微增加(参见图5B，表1)。将转基因植株的T1代种植于上海松江农场，选取单株进行部分农艺性状统计，结果如表1：说明SL基因超表达的转基因植株中，籽粒长度明显加长，同时，叶片也变得细长；而在SL基因RNAi转基因植株中，籽粒的长宽比有变小，同时叶片也相应的加宽。说明SL基因同水稻整体的纵向伸展关系比较密切。

表1：SL基因超表达和RNAi转基因植株的部分农艺性状统计

表型	SL-OE	SL-RNAi	ZH11
				粒长(去壳，mm)	5.504±0.0442	4.8125±0.05	5.08±0.0189

粒宽(去壳，mm)	2.332±0.0313	2.7245±0.0211	2.7495±0.0144
				长宽比	2.36	1.77	1.85
旗叶宽度(cm)	1.053±0.0286	1.423±0.0228	1.427±0.0182
				倒二叶宽度(cm)	0.853±0.015	1.133±0.0319	1.083±0.0187

为进一步揭示SL基因超表达和RNAi转基因植株粒型长度变化的原因，对水稻颖壳表面进行扫描电镜观察，发现在SL基因超表达转基因植株中，细胞相应地被拉长(参见图6A)；而在SL基因RNAi转基因植株中，细胞被纵向缩短(参见图6C)。显微测定颖壳表皮细胞的纵向长度，发现SL基因超表达的转基因植株中，平均长度为90.83um；中花11中长度为77.26um；SL基因的RNAi转基因植株中长度为51.97um，详细数据见图6D。

结论：

从转基因作物表型可以明显看出，RNAi植株粒型变化并不大，但其密穗表型十分明显，因此，单株产量较野生型高，从而会对全面提高植株的产量产生十分有利的影响。

此外，目前已经报道的影响水稻粒长的基因有GS3和GW8(OsSPL16基因)，发明人还在SL基因超表达和RNAi转基因植株中分别检测了这两个基因的表达，未发现有明显的表达变化(数据结果略)。说明SL基因调控水稻粒长的途径，跟GS3和GW8基因调控粒长的途径有所不同。

实施例4.转基因植株种子淀粉含量测定

稻米胚乳的主要成分是淀粉，胚乳占水稻干重的90％，水稻胚乳的变化会直接影响水稻籽粒大小，而淀粉的含量和性质直接影响稻米的品质，因此水稻种子粒型的变化会直接影响到水稻品质。我们选取ZH11野生型、SL基因超表达和RNAi转基因植株的足量种子脱壳后测定淀粉含量，结果如图7所示。

由本实施例的结果可以明显看出，无论是SL基因超表达的还是RNAi的转基因植株中，支链淀粉的含量都明显上调，说明促进或拮抗SL基因均能影响淀粉的品质。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.SL基因或其蛋白在调控植物产量中的用途，其中，所述SL基因编码甲基腺嘌呤DNA糖基化酶，所述用途是通过SL基因或其蛋白调控植物的穗型和/或粒型来调控植物产量；

其中，

所述SL基因是SEQ ID NO:1所示核苷酸序列；

所述蛋白是氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示的蛋白；和

所述植物是水稻。

2.一种调控植物产量的方法，其特征在于，所述方法通过增加或减少SL基因的表达，和/或提高或减少SL基因编码蛋白的活性来实现对植物产量的调控；

其中，

所述SL基因是SEQ ID NO:1所示核苷酸序列；

所述蛋白是氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示的蛋白；和

所述植物是水稻。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法通过增加或减少SL基因的表达，和/或提高或减少SL基因编码蛋白的活性来调控植物穗型和/或粒型，从而实现对植物产量的调控。

4.如权利要求2或3所述方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a)将促进或拮抗SL基因表达、增加或减少SL蛋白的表达量和/或SL蛋白活性的物质给予植物、植物种子、植物细胞、组织或器官；和

b)培养步骤a)获得的植物、植物种子、植物细胞、组织或器官。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤a)是将SL基因的RNAi载体转入植物、植物种子、植物细胞、组织或器官，获得转化SL基因的RNAi载体的植物、植物种子、植物细胞、组织或器官。

6.一种筛选密穗型植物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)检测待筛选植物的SL基因的表达量，SL蛋白的表达量，和/或SL蛋白的活性；和

(2)将步骤(1)所测得的待筛选植物的SL基因的表达量，或SL蛋白的表达量，或SL蛋白的活性与对照植物进行比较；

如果与对照植物相比，待筛选植物的SL基因表达量降低或无表达，SL蛋白表达量降低或无表达，和/或SL蛋白活性降低或无活性，则所筛选植物是密穗型植物；

其中，所述SL基因编码甲基腺嘌呤DNA糖基化酶；

所述SL基因是SEQ ID NO:1所示核苷酸序列；

所述蛋白是氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示的蛋白；和

所述植物是水稻。

7.一种筛选植物穗型和粒型调节剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a)将待测物质给予某植物；

b)检测该植物中SL基因或其蛋白的活性或表达情况；

如果与未给予待测物质的对照植物相比，所述SL基因或其蛋白的活性或表达上调，则所述待测物质使得植物的穗型呈稀穗表型和粒型变长；

如果与未给予待测物质的对照植物相比，所述SL基因或其蛋白的活性或表达下调，则所述待测物质使得植物的穗型呈密穗表型和粒型缩短；

其中，所述SL基因编码甲基腺嘌呤DNA糖基化酶；

所述SL基因是SEQ ID NO:1所示核苷酸序列；

所述蛋白是氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示的蛋白；和

所述植物是水稻。

8.一种RNAi载体，其特征在于，所述RNAi载体包含如SEQ ID NO:6所示序列。

9.一种提高水稻中支链淀粉含量的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将促进或拮抗SL基因或其蛋白的活性或表达的物质给予水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官；和

b)培养步骤a)获得的水稻、水稻种子、水稻细胞、组织或器官；

其中，所述SL基因编码甲基腺嘌呤DNA糖基化酶；

所述SL基因是SEQ ID NO:1所示核苷酸序列；和

所述蛋白是氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示的蛋白。