CN110894220B - 种子相关蛋白在调控植物种子大小中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了种子相关蛋白在调控植物种子大小中的应用。本发明公开的种子相关蛋白为如下A1)、A2)或A3)：A1)氨基酸序列是序列3的蛋白质；A2)将序列表中序列3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；A3)在A1)或A2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。该蛋白质具有如下功能：调控植物种子产量；制备调控植物种子产量产品；调控植物种子大小；制备调控植物种子大小产品；调控植物种子长度、宽度和厚度；制备调控植物种子长度、宽度和厚度产品；培育种子产量增加植物；培育种子大小增加植物；培育种子长度增加、宽度增加和/或厚度增加植物；植物育种。

Description

种子相关蛋白在调控植物种子大小中的应用

技术领域

本发明涉及生物技术领域中，种子相关蛋白在调控植物种子大小中的应用。

背景技术

水稻作为中国乃至全亚洲范围内的重要粮食作物，其产量的提升一直是育种学家及科学工作者不断追求的目标。影响产量的因素主要包括每亩穗数，每穗灌浆籽粒数和粒重。粒重主要受籽粒大小所影响。决定籽粒大小的因素有四种：籽粒长度、籽粒宽度、籽粒厚度以及灌浆程度。因而水稻籽粒大小直接关系着水稻的产量。也正因为如此，水稻粒型研究在近些年来备受关注，也取得了非常多的进展。

在粒长方面，GS3是控制水稻粒重和粒长的主效QTL，Fan等以明恢63(大粒)为轮回亲本与川7(小粒)进行连续杂交和回交，构建了GS3的近等基因系，对BC3F2后代的随机个体进行分析，发现GS3可以解释该群体80-90％的粒重和粒长的变异。随后的工作发现，GS3编码一个由四个结构域组成的蛋白，其中包含一个植物特有的调节器官大小的结构域(organsize regulation,OSR)，这个结构域的缺失会导致籽粒出现变大的表型，因而GS3表现为籽粒长度的负向调控因子。同时也将GS3蛋白的功能与水稻籽粒大小的变异联系了起来。Tanabe等获得了一个具有小圆粒种子的突变体，并命名为srs3。srs3表现为株高正常，但种子变小。Kitagawa等通过图位克隆的方法获得了导致这个表型的原因基因，并且发现该基因所编码的蛋白属于驱动蛋白13家族。通过扫描电镜的方法，他们发现小圆粒种子的表型是由于突变体种子细胞纵向长度变小所引起的。PGL1是水稻籽粒长度正向调节子，这个基因可以编码一个非典型的碱性螺旋-环-螺旋蛋白(bHLH)，但PGL1所编码的蛋白不能结合DNA，它通过与它的拮抗性互作因子APG形成异源二聚体从而与DNA发生结合作用，进而引起水稻内颖细胞长度的增加。APG和PGL1不影响GS3和SRS3的表达，因而PGL1-APG可能代表着一个新的籽粒长度和重量调控机制。OsPPKL1编码一个隶属于蛋白磷酸酶PPKL家族的丝氨酸/苏氨酸磷酸酶，这个蛋白可以使调控细胞周期的T1；3蛋白去磷酸化，而后者在水稻中表达下调会导致籽粒变短。OsPPKL1中第二个Kelch功能域上保守的AVLDT区域的D364E稀有等位变异qgl3可以导致长粒表型。在粒宽方面，GW2编码一个环形的E3泛素连接酶，功能缺失后将不能将泛素转移到靶蛋白上，因而本该被降解的底物不能被特异识别，进而激活了水稻颖壳的细胞分裂，从而增加其宽度，同时灌浆速率提高，胚乳也随之增大，最终导致水稻颖壳的宽度以及水稻籽粒粒重都得到了增加。另外，GW5作为一个粒宽和粒重的主效控制基因可能和GW2一样，通过泛素蛋白酶体途径调节粒宽和粒重。GS5也是一个控制水稻粒宽的QTL，GS5编码一个假定的丝氨酸羧肽酶。GS5可以上调细胞周期基因的表达，促进细胞分裂从而增加细胞数目以及促进横向生长，因而它在调控籽粒大小中发挥正向作用。和其他基因不同的是，GS5发挥功能有可能是依赖于其启动子发生的变异，启动子的不同突变形式决定了基因表达的水平从而影响表型。在粒厚方面，BSG1突变后造成水稻籽粒出现三角颖表型，严重降低了粒厚以及粒宽。除了以上这些通过引起细胞大小，细胞数目变化导致籽粒变化的基因以外，Zhang等鉴定了一个水稻核苷酸转运蛋白OsNST1。这个蛋白位于高尔基体，在酵母中具有尿苷二磷酸-葡萄糖的转运活性，编码这个蛋白的基因突变之后会导致细胞壁纤维素含量降低，结构发生改变，导致机械强度降低和植物发育异常，表现为植株矮小、育性下降、种子变小。

水稻籽粒大小直接影响水稻产量，对水稻籽粒大小的研究虽然很多，但是同时显著影响水稻籽粒长度，宽度以及厚度的负向调控因子目前未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何调控植物种子的大小，尤其是种子的长度、宽度和厚度。

为解决上述技术问题，本发明首先提供了种子相关蛋白或调控所述种子相关蛋白活性或含量的物质的下述任一应用：

D1)调控植物种子产量；

D2)制备调控植物种子产量产品；

D3)调控植物种子大小；

D4)制备调控植物种子大小产品；

D5)调控植物种子长度、宽度和/或厚度；

D6)制备调控植物种子长度、宽度和/或厚度产品；

D7)培育种子产量增加植物；

D8)培育种子大小增加植物；

D9)培育种子长度增加、宽度增加和/或厚度增加植物；

D10)植物育种；

所述种子相关蛋白来源于水稻(Oryza sativa)，其名称为POW1，为如下A1)、A2)或A3)：

A1)氨基酸序列是序列3的蛋白质；

A2)将序列表中序列3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

A3)在A1)或A2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。

为了使A1)中的蛋白质便于纯化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如下表所示的标签。

表：标签的序列

标签	残基	序列
			Poly-Arg	5-6(通常为5个)	RRRRR
Poly-His	2-10(通常为6个)	HHHHHH
			FLAG	8	DYKDDDDK
Strep-tag II	8	WSHPQFEK
			c-myc	10	EQKLISEEDL

上述A2)中的POW1蛋白质，为与序列3所示蛋白质的氨基酸序列具有75％或75％以上同一性且具有相同功能的蛋白质。所述具有75％或75％以上同一性为具有75％、具有80％、具有85％、具有90％、具有95％、具有96％、具有97％、具有98％或具有99％的同一性。

上述A2)中的POW1蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

上述A2)中的POW1蛋白质的编码基因可通过将序列2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上上表所示的标签的编码序列得到。其中，序列2所示的DNA分子编码序列3所示的POW1蛋白质。

本发明还提供了与POW1蛋白质相关的生物材料的下述任一应用：

D1)调控植物种子产量；

D2)制备调控植物种子产量产品；

D3)调控植物种子大小；

D4)制备调控植物种子大小产品；

D5)调控植物种子长度、宽度和/或厚度；

D6)制备调控植物种子长度、宽度和/或厚度产品；

D7)培育种子产量增加植物；

D8)培育种子大小增加植物；

D9)培育种子长度增加、宽度增加和/或厚度增加植物；

D10)植物育种；

所述生物材料为下述B1)至B22)中的任一种：

B1)编码POW1蛋白质的核酸分子；

B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；

B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体；

B4)含有B2)所述表达盒的重组载体；

B5)含有B1)所述核酸分子的重组微生物；

B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物；

B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物；

B8)含有B4)所述重组载体的重组微生物；

B9)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；

B10)含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；

B11)含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系；

B12)含有B4)所述重组载体的转基因植物细胞系；

B13)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织；

B14)含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；

B15)含有B3)所述重组载体的转基因植物组织；

B16)含有B4)所述重组载体的转基因植物组织；

B17)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官；

B18)含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；

B19)含有B3)所述重组载体的转基因植物器官；

B20)含有B4)所述重组载体的转基因植物器官；

B21)降低POW1蛋白质表达量的核酸分子；

B22)含有B21)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物、转基因植物细胞系、转基因植物组织或转基因植物器官。

上述应用中，B1)所述核酸分子可为如下b1)-b5)中的任一种：

b1)编码序列是序列表中序列2的cDNA分子或DNA分子；

b2)序列表中序列2所示的cDNA分子或DNA分子；

b3)序列表中序列1所示的DNA分子；

b4)与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码POW1蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子；

b5)在严格条件下与b1)或b2)或b3)或b4)限定的核苷酸序列杂交，且编码POW1蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子；

B21)所述核酸分子为序列表中序列2的第1041-171位所示的核酸分子。

其中，所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA，如mRNA或hnRNA等。

本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本发明的编码POW1蛋白质的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明分离得到的POW1蛋白质的核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码POW1蛋白质且具有POW1蛋白质功能，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。

这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本发明的编码序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的核苷酸序列具有75％或更高，或85％或更高，或90％或更高，或95％或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可以用百分比(％)表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。

上述应用中，所述严格条件可为如下：50℃，在7％十二烷基硫酸钠(SDS)、0.5MNaPO₄和1mM EDTA的混合溶液中杂交，在50℃，2×SSC，0.1％SDS中漂洗；还可为：50℃，在7％SDS、0.5M NaPO₄和1mM EDTA的混合溶液中杂交，在50℃，1×SSC，0.1％SDS中漂洗；还可为：50℃，在7％SDS、0.5M NaPO₄和1mM EDTA的混合溶液中杂交，在50℃，0.5×SSC，0.1％SDS中漂洗；还可为：50℃，在7％SDS、0.5M NaPO₄和1mM EDTA的混合溶液中杂交，在50℃，0.1×SSC，0.1％SDS中漂洗；还可为：50℃，在7％SDS、0.5M NaPO₄和1mM EDTA的混合溶液中杂交，在65℃，0.1×SSC，0.1％SDS中漂洗；也可为：在6×SSC，0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交,然后用2×SSC,0.1％SDS和1×SSC,0.1％SDS各洗膜一次；也可为：2×SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次5min，又于0.5×SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次15min；也可为：0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。

上述75％或75％以上同一性，可为80％、85％、90％或95％以上的同一性。

上述应用中，B2)所述的含有编码POW1蛋白质的核酸分子的表达盒(POW1基因表达盒)，是指能够在宿主细胞中表达POW1蛋白质的DNA，该DNA不但可包括启动POW1基因转录的启动子，还可包括终止POW1基因转录的终止子。进一步，所述表达盒还可包括增强子序列。可用于本发明的启动子包括但不限于：组成型启动子，组织、器官和发育特异的启动子，和诱导型启动子。启动子的例子包括但不限于：花椰菜花叶病毒的组成型启动子35S：来自西红柿的创伤诱导型启动子，亮氨酸氨基肽酶("LAP",Chao等人(1999)Plant Physiol 120：979-992)；来自烟草的化学诱导型启动子，发病机理相关1(PR1)(由水杨酸和BTH(苯并噻二唑-7-硫代羟酸S-甲酯)诱导)；西红柿蛋白酶抑制剂II启动子(PIN2)或LAP启动子(均可用茉莉酮酸甲酯诱导)；热休克启动子(美国专利5，187，267)；四环素诱导型启动子(美国专利5，057,422)；种子特异性启动子，如谷子种子特异性启动子pF128(CN101063139B(中国专利200710099169.7))，种子贮存蛋白质特异的启动子(例如，菜豆球蛋白、napin,oleosin和大豆beta conglycin的启动子(Beachy等人(1985)EMBO J.4：3047-3053))。它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用。此处引用的所有参考文献均全文引用。合适的转录终止子包括但不限于：农杆菌胭脂碱合成酶终止子(NOS终止子)、花椰菜花叶病毒CaMV 35S终止子、tml终止子、豌豆rbcS E9终止子和胭脂氨酸和章鱼氨酸合酶终止子(参见，例如：Odell等人(I⁹⁸⁵)Nature 313:810；Rosenberg等人(1987)Gene,56:125；Guerineau等人(1991)Mol.Gen.Genet,262:141；Proudfoot(1991)Cell,64:671；Sanfacon等人Genes Dev.,5:141；Mogen等人(1990)Plant Cell,2:1261；Munroe等人(1990)Gene,91:151；Ballad等人(1989)Nucleic Acids Res.17:7891；Joshi等人(1987)Nucleic Acid Res.,15:9627)。

可用现有的表达载体构建含有所述POW1基因表达盒的重组载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。如pAHC25、pBin438、pCAMBIA1302、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301、pCAMBIA1300、pBI121、pCAMBIA1391-Xa、PSN1301或pCAMBIA1391-Xb(CAMBIA公司)等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3′端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3′端，如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂碱合成酶基因Nos)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3′端转录的非翻译区均具有类似功能。使用本发明的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、抗生素的标记基因(如赋予对卡那霉素和相关抗生素抗性的nptII基因，赋予对除草剂膦丝菌素抗性的bar基因，赋予对抗生素潮霉素抗性的hph基因，和赋予对氨甲喋呤抗性的dhfr基因，赋予对草甘磷抗性的EPSPS基因)或是抗化学试剂标记基因等(如抗除莠剂基因)、提供代谢甘露糖能力的甘露糖-6-磷酸异构酶基因。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。

上述应用中，所述载体可为质粒、黏粒、噬菌体或病毒载体。所述质粒具体可为载体pZH2B或载体pZH2Bi。

B3)所述重组载体具体可为pZH2B-POW1，所述pZH2B-POW1为将载体pZH2B的XbaI和KpnI-HF识别序列间的DNA片段替换为序列表中序列1所示的POW1基因的基因组序列得到的重组载体，pZH2B-POW1能表达序列表中序列3所示的POW1蛋白质。

B22)所述重组载体可为pZH2Bi-POW1-RNAi，所述pZH2Bi-POW1-RNAi为利用限制性内切酶XbaI在载体pZH2Bi中插入序列表中序列2的第1041-1271位所示的DNA片段、利用限制性内切酶SpeI-HF在载体pZH2Bi中插入序列表中序列2的第1041-1271位所示的DNA片段得到的重组载体，序列表中序列2的第1041-1271位所示的DNA片段在载体pZH2Bi中两次插入的方向相反。pZH2Bi-POW1-RNAi可用于抑制POW1蛋白质编码基因的表达。。

上述应用中，所述微生物可为酵母、细菌、藻或真菌。其中，细菌可为农杆菌，如农杆菌EHA105。

上述应用中，所述转基因植物细胞系、转基因植物组织和转基因植物器官均不包括繁殖材料。

上述应用中，所述植物可为m1)或m2)或m3)：

m1)单子叶植物或双子叶植物；

m2)禾本科植物；

m3)水稻。

本发明还提供了具有调控植物种子大小的产品，所述产品含有POW1蛋白质或所述生物材料。

所述种子大小可体现在长度、宽度和/或厚度。

所述产品具体可为降低植物种子长度、宽度和/或厚度的产品。

所述产品可以POW1蛋白质或所述生物材料作为其活性成分，还可以将POW1蛋白质或所述生物材料与其他具有相同功能的物质组合在一起作为其活性成分。

上述产品中，所述植物可为m1)或m2)或m3)：

m1)单子叶植物或双子叶植物；

m2)禾本科植物；

m3)水稻。

本发明还提供了下述X1)或X2)的方法：

X1)一种降低植物种子大小的方法，包括：提高目的植物中POW1蛋白质的活性和/或含量，或，促进POW1蛋白质的编码基因的表达，得到与所述目的植物相比种子大小降低的小种子植物；

X2)一种提高种子大小的方法，包括：降低目的植物中POW1蛋白质的活性和/或含量，或，降低POW1蛋白质的编码基因的表达，得到与所述目的植物相比种子大小提高的大种子植物；所述目的植物含有POW1蛋白质或编码POW1蛋白质的核酸分子。

上述方法中，所述小种子植物可为通过向所述目的植物中导入POW1蛋白质的编码基因得到的与所述目的植物相比POW1蛋白质表达升高的转基因植物；

所述大种子植物可为通过向所述目的植物中导入B22)所述重组载体得到的与所述目的植物相比所述种子相关蛋白表达降低的转基因植物。

上述方法中，所述POW1蛋白质的编码基因可为B1)所述核酸分子。

上述方法中，其中所述POW1蛋白质的编码基因可先进行如下修饰，再导入目的植物中，以达到更好的表达效果：

1)根据实际需要进行修饰和优化，以使基因高效表达；例如，可根据目的植物所偏爱的密码子，在保持本发明所述POW1蛋白质的编码基因的氨基酸序列的同时改变其密码子以符合植物偏爱性；优化过程中，最好能使优化后的编码序列中保持一定的GC含量，以最好地实现植物中导入基因的高水平表达，其中GC含量可为35％、多于45％、多于50％或多于约60％；

2)修饰邻近起始甲硫氨酸的基因序列，以使翻译有效起始；例如，利用在植物中已知的有效的序列进行修饰；

3)与各种植物表达的启动子连接，以利于其在植物中的表达；所述启动子可包括组成型、诱导型、时序调节、发育调节、化学调节、组织优选和组织特异性启动子；启动子的选择将随着表达时间和空间需要而变化，而且也取决于靶物种；例如组织或器官的特异性表达启动子，根据需要受体在发育的什么时期而定；尽管证明了来源于双子叶植物的许多启动子在单子叶植物中是可起作用的，反之亦然，但是理想地，选择双子叶植物启动子用于双子叶植物中的表达，单子叶植物的启动子用于单子叶植物中的表达；

4)与适合的转录终止子连接，也可以提高本发明基因的表达效率；例如来源于CaMV的tml，来源于rbcS的E9；任何已知在植物中起作用的可得到的终止子都可以与本发明基因进行连接；

5)引入增强子序列，如内含子序列(例如来源于Adhl和bronzel)和病毒前导序列(例如来源于TMV,MCMV和AMV)。

所述POW1蛋白质的编码基因可利用含有所述POW1蛋白质的编码基因的重组表达载体导入目的植物。所述重组表达载体具体可为所述pZH2B-POW1。

所述重组表达载体可通过使用Ti质粒，植物病毒栽体，直接DNA转化，微注射，电穿孔等常规生物技术方法导入植物细胞(Weissbach,1998，Method for Plant MolecularBiology VIII,Academy Press,New York,pp.411-463；Geiserson and Corey,1998,PlantMolecular Biology(2nd Edition).)。

所述转基因植物理解为不仅包含第一代转基因植物，也包括其子代。对于转基因植物，可以在该物种中繁殖该基因，也可用常规育种技术将该基因转移进入相同物种的其它品种，特别包括商业品种中。所述抗冷植物包括种子、愈伤组织、完整植株和细胞。

上述方法中，所述目的植物可为m1)或m2)或m3)：

m1)单子叶植物或双子叶植物；

m2)禾本科植物；

m3)水稻。

上述方法中，所述种子大小具体可体现在种子的长度、宽度和/或大小上。

实验证明，本发明的POW1蛋白质及其编码基因可以调控植物种子大小：向植物中导入POW1蛋白质的编码基因，得到的转基因植物种子大小下降；抑制植物中POW1蛋白质的编码基因的表达，得到的转基因植物种子大小增加。表明，POW1蛋白质及其编码基因可以用来调控植物种子大小，也可用于制备调控植物种子大小的产品，并进一步用于植物育种。

生物材料保藏说明

生物材料的分类命名：粳稻(Oryza sativa subsp.japonica)

生物材料的菌株编号：pow1

生物材料的保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心

生物材料的保藏单位简称：CGMCC

生物材料的保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮政编码：100101

生物材料的保藏日期：2018年6月12日

生物材料的保藏中心登记入册编号：CGMCC No.15452

附图说明

图1为转基因植株鉴定结果。pow1表示pow1突变体，EV(Empty Vector)代表空载体对照植株,pow1-C表示阳性转基因植株。

图2为野生型KY131(WT)和pow1突变体的籽粒长度、宽度和厚度。A为籽粒长度；B为籽粒宽度和厚度。pow1表示pow1突变体。

图3为实施例1中野生型KY131(WT)、pow1突变体、空载体对照植株以及阳性转基因植株的籽粒长度、宽度和厚度。A为野生型KY131籽粒长度以及宽度；B为pow1突变体籽粒长度以及宽度；C为空载体对照植株籽粒长度以及宽度；D为阳性转基因植株籽粒长度以及宽度；E为野生型KY131籽粒厚度；F为pow1突变体籽粒厚度；G为空载体对照植株籽粒厚度；H为阳性转基因植株籽粒厚度。pow1表示pow1突变体，EV表示空载体对照植株，pow1-C表示阳性转基因植株。

图4为实施例2中野生型KY131(WT)、pow1突变体、空载体对照植株以及阳性转基因植株的籽粒长度、宽度和厚度。A为野生型KY131籽粒长度以及宽度；B为pow1突变体籽粒长度以及宽度；C为空载体对照植株籽粒长度以及宽度；D为阳性转基因植株籽粒长度以及宽度；E为野生型KY131籽粒厚度；F为pow1突变体籽粒厚度；G为空载体对照植株籽粒厚度；H为阳性转基因植株籽粒厚度。pow1表示pow1突变体，EV表示空载体对照植株，pow1-RNAi表示RNAi阳性转基因植株。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂、仪器等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。下述实施例中，如无特殊说明，序列表中各核苷酸序列的第1位均为相应DNA的5′末端核苷酸，末位均为相应DNA的3′末端核苷酸。

粳稻(Oryza sativa subsp.japonica)pow1为由发明人采用叠氮化钠处理东北栽培稻品种空育131(KY131)所得的突变体，记为pow1突变体，空育131(Oryza sativaL.ssp.Japonica)在文献“董德龙，霍志军，潘晓琳，黄玉福-空育131不同密度对产量关系的影响。《农业与技术》2008年第5期.”中公开过，公众可从中国科学院遗传与发育生物学研究所获得。pow1突变体已于2018年6月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所；邮编：100101)，保藏编号为CGMCC NO.15452。

实施例1、POW1基因及其编码的蛋白质可以调控水稻籽粒长度、宽度以及厚度

本实施例提供了一个来源于水稻(Oryza sativa)空育131的编码种子相关蛋白的基因及其编码的蛋白质，其名称为POW1基因，该基因在水稻空育131中的基因组序列为序列表中序列1，其编码序列为序列表中序列2，编码序列3所示的POW1蛋白质。POW1基因及其编码的POW1蛋白质可以调控水稻的籽粒长度、宽度以及厚度，具体检测方法如下：

1、重组载体构建：

用引物Com-XbaI-F:tctagaGCCCAGAGACCATAGGTGGAGACT以及Com-KpnI-R:ggtaccGCTCGTGCGTGCATGGGCCTTA以野生型KY131的基因组DNA为模板进行PCR，得到的序列正确的PCR产物连入中间载体pEASY(北京全式金生物，货号：CB101-01),得到重组子后用限制性内切酶XbaI(NEB,#R0145V)和KpnI–HF(NEB,#R3142V)酶切得到具有黏性末端的DNA片段与经过同样内切酶处理的载体pZH2B(Song,L.,Wang,R.,Zhang,L.,Wang,Y.,and Yao,S.(2016).CRR1encoding callose synthase functions in ovary expansion byaffecting vascular cell patterning in rice.Plant J.88,620-632.)进行连接，连接使用T4DNA连接酶(Thermo Scientific,EL0011)。将连接得到的序列正确的重组载体命名为pZH2B-POW1，pZH2B-POW1为将载体pZH2B的XbaI和KpnI-HF识别序列间的DNA片段替换为序列表中序列1所示的POW1基因的基因组序列得到的重组载体，pZH2B-POW1能表达序列表中序列3所示的POW1蛋白质。

2、转基因植株的获得：

将步骤1得到的pZH2B-POW1导入农杆菌EHA105后，利用得到的重组农杆菌侵染由pow1突变体的胚所诱导的愈伤组织，将侵染后的愈伤组织在含有潮霉素的培养基上再分化出植株，得到的植株即为POW1基因的转基因植株。

按照上述方法，将pZH2B-POW1替换为载体pZH2B，其他步骤均不变，得到空载体对照植株。

3、转基因植株的鉴定：

利用POW1-MS-F和POW1-MS-R对步骤2得到的转基因植株的基因组DNA进行PCR扩增，将得到的PCR产物用限制性内切酶StuI(NEB,#R0187V)进行酶切后电泳，根据所得片段大小确定转基因植株是否为阳性转基因植株。利用野生型KY131、pow1突变体和空载体对照植株作为对照。引物序列如下：

POW1-MS-F:AGCTTTAATGCTAGGCAGAAGGCT

POW1-MS-R:TTAGATTTGAAGATATCCTGTAATG

结果显示，野生型KY131(WT)与pow1突变体及空载体对照植株的带型不同，pow1突变体和空载体对照植株的带型相同，转基因植株中含有野生型KY131以及pow1突变体特异条带的植株为阳性转基因植株(图1)。将得到的阳性转基因植株利用Com-XbaI-F和Com-KpnI-R组成的引物对对其基因组DNA进行PCR扩增，结果显示，得到的PCR产物的序列含有正确的POW1基因的基因组序列。

4、转基因植株的表型鉴定

收获阳性转基因植株的种子，测定籽粒长度、宽度以及厚度，利用野生型KY131(WT)与pow1突变体及空载体对照植株作为对照，结果如表1和图2、3所示。

表1、籽粒长度、宽度以及厚度的测定结果(mm)

结果显示，空载体对照植株与pow1突变体的籽粒长度、宽度以及厚度均无显著差异，与空载体对照植株和pow1突变体相比，阳性转基因植株的籽粒长度、宽度以及厚度均显著降低，野生型KY131与阳性转基因植株的籽粒长度、宽度以及厚度均无显著差异。表明，POW1基因及其编码的蛋白质可以调控水稻籽粒的长度、宽度以及厚度。

实施例2、POW1基因可以调控水稻籽粒长度、宽度以及厚度

1、重组载体构建：

用引物POW1-RNAi-XbaI-F:tctagaGCAGAAGGCTGCAAGAACGCTTG以及POW1-RNAi-SpeI-R:actagt ACTTGCTCGCACTTCTCTT以野生型KY131的cDNA为模板进行PCR，得到的序列正确的PCR产物连入中间载体pEASY(北京全式金生物，货号：CB101-01),得到重组子后分别用限制性内切酶XbaI(NEB,#R0145V)和SpeI-HF(NEB,#R3133V)酶切后分两次插入至pZH2Bi载体(Song,L.,Wang,R.,Zhang,L.,Wang,Y.,and Yao,S.(2016).CRR1encoding callosesynthase functions in ovary expansion by affecting vascular cell patterningin rice.Plant J.88,620-632.)的相应的相应的限制性内切酶识别序列中，得到的序列正确的重组载体命名为pZH2Bi-POW1-RNAi，该重组载体为利用限制性内切酶XbaI在载体pZH2Bi中插入序列表中序列2的第1041-1271位所示的DNA片段、利用限制性内切酶SpeI-HF在载体pZH2Bi中插入序列表中序列2的第1041-1271位所示的DNA片段得到的重组载体，序列表中序列2的第1041-1271位所示的DNA片段在载体pZH2Bi中两次插入的方向相反。pZH2Bi-POW1-RNAi可用于抑制POW1基因的表达。

2、转基因植株的获得：

将步骤1得到的pZH2Bi-POW1-RNAi导入农杆菌EHA105后，利用得到的重组农杆菌侵染由野生型KY131的胚所诱导的愈伤组织，将侵染后的愈伤组织在含有潮霉素的培养基上再分化出植株，得到的植株即为POW1-RNAi的转基因植株。

按照上述方法，将pZH2Bi-POW1-RNAi替换为载体pZH2Bi，其他步骤均不变，得到空载体对照植株。

3、转基因植株的鉴定：

提取各种材料的总RNA，利用qRT-PCR的方法检测各种材料内POW1的表达水平。总RNA的提取采用trizol提取法：取样前用酒精灯火焰灼烧取样所需的镊子、剪刀、刀片，将用于RNA提取的材料取下放入锡箔纸包好后迅速投入液氮中速冻，不立即提取RNA的样品可以转移到-80℃超低温冰箱中备用。取适量组织在研钵中充分研磨至粉末状，加入1mL trizol提取液快速转动研钵棒使trizol充分盖住植物组织，待融化后用研钵棒充分研磨混合液至澄清透明，转移研磨液至RNase-free的1.5mL离心管中，室温静置5min，4℃，12,000rpm离心5min，转移上清至新的离心管中，加入五分之一体积的氯仿，剧烈振荡15s后室温静置5min，4℃，12,000rpm离心15min，转移上清至新的离心管中，加入等体积异丙醇，轻柔混合后室温静置10min，4℃，12,000rpm离心10min后弃去上清液，用75％乙醇洗涤沉淀，4℃，12,000rpm离心5min弃去乙醇，用枪头小心吸取残留乙醇，室温干燥3～5min至RNA边缘呈现透明状态，加入30μL的DEPC水待反转录。可以利用琼脂糖凝胶电泳检测RNA的质量。

第一链cDNA的合成：用Nanodrop仪器测量RNA的浓度，取1μg的总RNA用1μL的DNaseI(Thermo Scientific)在37℃消化处理30min，70℃加热10min使DNase I变性，之后放置冰上。依照Promega反转录试剂盒的用量加入反转录所需试剂，42℃孵育1h，95℃变性5min后立即将反应体系置于冰上，使cDNA第一链和RNA模板分离，加入四倍体积的灭菌超纯水，-20℃保存备用。

qRT-PCR检测分析：以第一链cDNA为模板，加入Roche的SYBR Green Master I酶预混液和qRT引物，使用Roche

Nano仪器进行PCR。PCR的反应条件为：94℃5min；94℃5s；相应引物的退火温度(55℃～60℃)15s；72℃10s；45个循环，以水稻的OsActin1为内参基因。

内参基因的引物序列为：

ACTIN-Q-F：TGCTATGTACGTCGCCATCCAG；

ACTIN-Q-R：AATGAGTAACCACGCTCCGTCA。

qRT-PCR检测分析POW1的RNA水平所用引物为：

POW1-Q-F：CGCTTGGACCAAGAGCACTG；

POW1-Q-R：GCTCGGCAACTTGTTCTTATCAG。

选择表达量较野生型低3倍以上的植株作为阳性转基因植株进行进一步表型鉴定。

4、转基因植株的表型鉴定

收获阳性转基因植株的种子，测定籽粒长度、宽度以及厚度，利用野生型KY131(WT)与pow1突变体及空载体对照植株作为对照，结果如表2和图4所示。

表2、籽粒长度、宽度以及厚度的测定结果(mm)

植株	长度	宽度	厚度
				阳性转基因植株	8.05±0.12	4.55±0.11	2.74±0.09
空载体对照植株	6.77±0.29	3.68±0.22	2.19±0.15
				pow1突变体	8.08±0.33	4.57±0.23	2.73±0.14
野生型KY131	6.82±0.11	3.71±0.16	2.21±0.24

结果显示，阳性转基因植株与pow1突变体的籽粒长度、宽度以及厚度均无显著差异；空载体对照植株与野生型KY131的籽粒长度、宽度以及厚度均无显著差异；与空载体对照植株和野生型KY131相比，阳性转基因植株的籽粒长度、宽度以及厚度均显著增加，说明，抑制POW1基因的表达可以使水稻籽粒的长度、宽度以及厚度增加。表明，POW1基因及其编码的蛋白质可以调控水稻籽粒的长度、宽度以及厚度。

序列表

<110> 中国科学院遗传与发育生物学研究所

<120> 种子相关蛋白在调控植物种子大小中的应用

<160> 3

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 4586

<212> DNA

<213> 水稻(Oryza sativa)

<400> 1

gcccagagac cataggtgga gactgaaatt tacaaatttg caaactattt gctactctta 60

taagtggtaa ataagaattt gtcactggac acacatgtta tagacggtaa gtcgcaaatt 120

cttaattgcc gcgtcttaaa agtggcaaaa ggttaaatgc ccctgttttg ataccaattg 180

aattttctca aatactacat tcgtccaata taaattgtaa ttctaatttg tttagcatat 240

attaaggttt gagtagaaag actataatgt ctcttattaa atggtgtata ggtaagagtg 300

aaatggtagt tgaggataaa ataggaagaa atttaaatga aaagtgatta atgagatctt 360

tagtactcta ttgtaacaat tattttggga caaattcaaa tcctaaaaat acaattattt 420

tgggatagag gtagtaaaaa aaaaacagag aaacctatac taaaacttaa agaacttctt 480

tggcatgaag caatattatg aaaattttag aggaactgag ccatttcgtg tgaaaattag 540

tcgaagttca tgcgtctcaa aaggagccct tgtcatttcg ttgcatttag tttccagtat 600

taattttgtt gtaagagcat gttaatttga ttgttctttc ctaattccta ttagaattaa 660

ttagtgctaa tgtatgaaac aatcttttaa caacaataat atgaattagc caattgtaaa 720

agtttctatt ctatatatat tgttagatca tttttatcta tcgatagatt gcttcctagt 780

ctctactgcg tattgtttct tagtatgggc cgcaaaagaa agtgtgttag taatatcttt 840

tagtcgtaaa atttggggta tacaagtcac acagtttgag ttacatgtaa aagtttacta 900

atttcattca agaatgagtt tattaattgt tttggagtgg tcttaatttt atcattctgt 960

aaagaaatgg aatatgaaac ttcatacacc acatgcaaaa ttaaatttat agtcagggta 1020

cacagatagg ccgggcttat tgttttgggc cggcctactt taaacatata tctttaaaga 1080

tagatcggga acgttaattt cataacaggt agttaatcaa cggtgtcgat agtgggggca 1140

aggataatta gggtttatga taggtcatcc tatatataca tgctatggac ggcgccacac 1200

acgagtaaac aaaaccaagg taaacgataa ggtctatgat agatctcacc atacaaaatc 1260

gatagaagag ctagtcgtgt gcaaaggtga agaaactaag aacaggtaag atctttttct 1320

tttttatcaa gatgaaagtt agatattatt tgttttgttg aaaagtatta gaagatttag 1380

gatttttgat tcagcgaata cataaaacta agaacatgta aggtgtcttt ctttcttact 1440

gagatggaag taatatatat ttgttttgtt gaaatgaact agaaaaaaat agatttagga 1500

ttctgattca gcgcttgaaa aactaaacta aaatcaacaa aaggacttct tttcacttct 1560

tttcttttat cttgttttgt tgaaatctaa tagataattt aagtttagga ttcgggtctg 1620

gcgggtatga aaaactaaaa acatatagga tctctctttt ctattgagat gaaaataaaa 1680

tttcatttgt tatattgaaa tgtaggagaa atttagggtt ccaacatagc aaacacaaaa 1740

aactaactct ttcattcttt ttaaccagat ggaagtaaac attcatttgg ttttgttgat 1800

atgtacttac ttactccatc ataaaacatt ctagcaattt ctagctatgc atttgaactt 1860

tatccttaat ttgttttatg aaatttttga gaaaatttag attttggatt ccgatctagc 1920

aaatgcgaaa acctaagaaa tctctttcat tttttatcga gatggaaaga aaattttatt 1980

tttgttttgt tgaaatgcaa cactattact tcaatccaca aatataggag taataatttt 2040

caggtatgta tctggatata ttcttatcta tatacatgac agtgcccaga aagttattag 2100

actgaattcc ttttttactg agatgaaatc aaagattcca tttgccccaa aaaaattact 2160

taaaaaaatg gatttacact agcaagtatt aaaaatcctc catatatagg agagatggag 2220

aagaaaacca aaaagaagaa ccctagcaag agggggagaa aaagaggagg aagaggggag 2280

ggaagggaga agaaagtgga ggagatcagc agcagcagca gcagccgcgg ccgcggccgc 2340

cggaggatgg cgccggtgaa gaagtccaag aaagggaagc gcaagtccaa ggactccggc 2400

aagctcaaga tcgtcaagta tggcggcggc gcccctcccc tcccccccga gctccgcggc 2460

ctcgacaccg agtggtggta caccttcctc cacaagcact ccgagctagg tatcgcttgt 2520

tccttcccaa gatttggtgc ggtcgacgat tctttaggtt gattgattgt ttcggcgtga 2580

tattccaatc ttgcaattcc aatctaggtc tgagcgcgcc gtcagatgag ggggaggcgt 2640

tcaggtattt cttcaggacg tcgaggagga cgttcgacta catctgctcg attgtgaggg 2700

aggatttgat ctctaggccg ccgtcagggc tgatcaacat cgaggggagg ctgctcagtg 2760

tggagaagca ggtggcgatt gccatgagga ggctggcgtc gggcgattcg caggtgtcgg 2820

tgggggcggc ttttggtgtc gggcagtcca ccgtctcgca ggtgacttgg aggttcatcg 2880

agtcgatgga agagcgggct cggcatcatc tggtgtggcc cgggcaggag aggatggagc 2940

agatcaaggc gaggttcgag gccgagtccg gtctgccgaa ttgttgcggc gccatcgatg 3000

cgacccacat tatcatgacg cttcctgctg tcgagtcgtc tgaggattgg tgcgacccgg 3060

cgaagaatta cagcatgttc ctgcagggga ttgttgatga tgagatgagg tttattgata 3120

ttgtcactgg ttggcctggc agcatgatgt tttcgcggtt gctgaagtgc tctgggtttt 3180

tcaagcactg cgatgctggg actcgcttgg atggccctgt catggtttca gcagagaatg 3240

gagaaatcag ggagtacatt gttggtaaca attgttatcc tttactccca tggcttatga 3300

ctccctatga aggggagagt ctgtctgctc caatggccag ctttaatgct aggcagaagg 3360

ctgcaagaac gcttggacca agagcactgt cacggctgaa gggctcctgg aggatcttaa 3420

acaaagtcat gtggaggcct gataagaaca agttgccgag cataattctt gtctgctgtt 3480

tgcttcacaa tataatcata gactgtgaag acgaactgct tccagatgta caacttccag 3540

atcaccatga tactggttat agtgaagaga agtgcgagca agtggatcct aatggcaaga 3600

taatgagaga tgtcattaca ggatatcttc aaatctaaga agcttcccat tgaacttagc 3660

taagctgact ggcagtactc tggagttgca agaaggcatc tctgttctta tgtttttctc 3720

ctcagttgtc cttgttgtaa tcagacctgc tggtctccat tcggtaaaga ttagcaatga 3780

aataattcag ttaggaatta gctagctcag gagcaaacta tctcttcctt gagttaagga 3840

aaaaatgtta atgtgttcat ggtgatgaca atctccatca ttttgaggta caagatatat 3900

cagtggtcaa ttgctttgaa tgaaggaaat cgcctttaag gagagtagct attcaacttt 3960

gttttataaa tgtttagatt tgcataatat agtaaaactc atgctcgcat gttattaaag 4020

catatccaag aaaaatagta acctatatat gacatgttga gttgagtgaa ctagtcttgg 4080

atgtacatca tctcattttc attttattgc aaggctattg ttttctaaaa tcatacatct 4140

aagtttgacg tgcctggtag tgttttactg aattcctgat gatatttgtg actgcatgat 4200

gttcattctg ttttgttgat ttactatttt tttgaagatg atgtggtatc ttgttttgtt 4260

gcaagtgctt tatgtgtaat tatatctggg ctcgatgtaa aactggttgc ataatggtta 4320

taaatcttgt ccatgtaaaa ctgtttcccc tcaaaaacac aagtataatg ttcttaaaga 4380

atgtgattga atatgcttct tctagttcta tgtcttctgg tctgctattt tagtacattt 4440

tctgcagact aatattctgc ccttttttta gggaaaatat tctgccattt tgggttggct 4500

tacctacaga ttcccggaaa ggctaattcg cgcgtacgcg ttggcggcgc gcacgctggc 4560

ccactaaggc ccatgcacgc acgagc 4586

<210> 2

<211> 1326

<212> DNA

<213> 水稻(Oryza sativa)

<400> 2

atggagaaga aaaccaaaaa gaagaaccct agcaagaggg ggagaaaaag aggaggaaga 60

ggggagggaa gggagaagaa agtggaggag atcagcagca gcagcagcag ccgcggccgc 120

ggccgccgga ggatggcgcc ggtgaagaag tccaagaaag ggaagcgcaa gtccaaggac 180

tccggcaagc tcaagatcgt caagtatggc ggcggcgccc ctcccctccc ccccgagctc 240

cgcggcctcg acaccgagtg gtggtacacc ttcctccaca agcactccga gctaggtctg 300

agcgcgccgt cagatgaggg ggaggcgttc aggtatttct tcaggacgtc gaggaggacg 360

ttcgactaca tctgctcgat tgtgagggag gatttgatct ctaggccgcc gtcagggctg 420

atcaacatcg aggggaggct gctcagtgtg gagaagcagg tggcgattgc catgaggagg 480

ctggcgtcgg gcgattcgca ggtgtcggtg ggggcggctt ttggtgtcgg gcagtccacc 540

gtctcgcagg tgacttggag gttcatcgag tcgatggaag agcgggctcg gcatcatctg 600

gtgtggcccg ggcaggagag gatggagcag atcaaggcga ggttcgaggc cgagtccggt 660

ctgccgaatt gttgcggcgc catcgatgcg acccacatta tcatgacgct tcctgctgtc 720

gagtcgtctg aggattggtg cgacccggcg aagaattaca gcatgttcct gcaggggatt 780

gttgatgatg agatgaggtt tattgatatt gtcactggtt ggcctggcag catgatgttt 840

tcgcggttgc tgaagtgctc tgggtttttc aagcactgcg atgctgggac tcgcttggat 900

ggccctgtca tggtttcagc agagaatgga gaaatcaggg agtacattgt tggtaacaat 960

tgttatcctt tactcccatg gcttatgact ccctatgaag gggagagtct gtctgctcca 1020

atggccagct ttaatgctag gcagaaggct gcaagaacgc ttggaccaag agcactgtca 1080

cggctgaagg gctcctggag gatcttaaac aaagtcatgt ggaggcctga taagaacaag 1140

ttgccgagca taattcttgt ctgctgtttg cttcacaata taatcataga ctgtgaagac 1200

gaactgcttc cagatgtaca acttccagat caccatgata ctggttatag tgaagagaag 1260

tgcgagcaag tggatcctaa tggcaagata atgagagatg tcattacagg atatcttcaa 1320

atctaa 1326

<210> 3

<211> 441

<212> PRT

<213> 水稻(Oryza sativa)

<400> 3

Met Glu Lys Lys Thr Lys Lys Lys Asn Pro Ser Lys Arg Gly Arg Lys

1 5 10 15

Arg Gly Gly Arg Gly Glu Gly Arg Glu Lys Lys Val Glu Glu Ile Ser

20 25 30

Ser Ser Ser Ser Ser Arg Gly Arg Gly Arg Arg Arg Met Ala Pro Val

35 40 45

Lys Lys Ser Lys Lys Gly Lys Arg Lys Ser Lys Asp Ser Gly Lys Leu

50 55 60

Lys Ile Val Lys Tyr Gly Gly Gly Ala Pro Pro Leu Pro Pro Glu Leu

65 70 75 80

Arg Gly Leu Asp Thr Glu Trp Trp Tyr Thr Phe Leu His Lys His Ser

85 90 95

Glu Leu Gly Leu Ser Ala Pro Ser Asp Glu Gly Glu Ala Phe Arg Tyr

100 105 110

Phe Phe Arg Thr Ser Arg Arg Thr Phe Asp Tyr Ile Cys Ser Ile Val

115 120 125

Arg Glu Asp Leu Ile Ser Arg Pro Pro Ser Gly Leu Ile Asn Ile Glu

130 135 140

Gly Arg Leu Leu Ser Val Glu Lys Gln Val Ala Ile Ala Met Arg Arg

145 150 155 160

Leu Ala Ser Gly Asp Ser Gln Val Ser Val Gly Ala Ala Phe Gly Val

165 170 175

Gly Gln Ser Thr Val Ser Gln Val Thr Trp Arg Phe Ile Glu Ser Met

180 185 190

Glu Glu Arg Ala Arg His His Leu Val Trp Pro Gly Gln Glu Arg Met

195 200 205

Glu Gln Ile Lys Ala Arg Phe Glu Ala Glu Ser Gly Leu Pro Asn Cys

210 215 220

Cys Gly Ala Ile Asp Ala Thr His Ile Ile Met Thr Leu Pro Ala Val

225 230 235 240

Glu Ser Ser Glu Asp Trp Cys Asp Pro Ala Lys Asn Tyr Ser Met Phe

245 250 255

Leu Gln Gly Ile Val Asp Asp Glu Met Arg Phe Ile Asp Ile Val Thr

260 265 270

Gly Trp Pro Gly Ser Met Met Phe Ser Arg Leu Leu Lys Cys Ser Gly

275 280 285

Phe Phe Lys His Cys Asp Ala Gly Thr Arg Leu Asp Gly Pro Val Met

290 295 300

Val Ser Ala Glu Asn Gly Glu Ile Arg Glu Tyr Ile Val Gly Asn Asn

305 310 315 320

Cys Tyr Pro Leu Leu Pro Trp Leu Met Thr Pro Tyr Glu Gly Glu Ser

325 330 335

Leu Ser Ala Pro Met Ala Ser Phe Asn Ala Arg Gln Lys Ala Ala Arg

340 345 350

Thr Leu Gly Pro Arg Ala Leu Ser Arg Leu Lys Gly Ser Trp Arg Ile

355 360 365

Leu Asn Lys Val Met Trp Arg Pro Asp Lys Asn Lys Leu Pro Ser Ile

370 375 380

Ile Leu Val Cys Cys Leu Leu His Asn Ile Ile Ile Asp Cys Glu Asp

385 390 395 400

Glu Leu Leu Pro Asp Val Gln Leu Pro Asp His His Asp Thr Gly Tyr

405 410 415

Ser Glu Glu Lys Cys Glu Gln Val Asp Pro Asn Gly Lys Ile Met Arg

420 425 430

Asp Val Ile Thr Gly Tyr Leu Gln Ile

435 440

Claims (6)

1.种子相关蛋白的下述任一应用：

D1）调控水稻种子大小；

D2）制备调控水稻种子大小产品；

D3）调控水稻种子长度、宽度和厚度；

D4）制备调控水稻种子长度、宽度和厚度产品；

D5）培育种子大小增加水稻；

D6）培育种子长度增加、宽度增加和厚度增加水稻；

所述种子相关蛋白为如下A1）或A2）：

A1）氨基酸序列是序列3的蛋白质；

A2）在A1）的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。

2.与权利要求1中所述种子相关蛋白相关的生物材料的下述任一应用：

D1）调控水稻种子大小；

D2）制备调控水稻种子大小产品；

D3）调控水稻种子长度、宽度和厚度；

D4）制备调控水稻种子长度、宽度和厚度产品；

D5）培育种子大小增加水稻；

D6）培育种子长度增加、宽度增加和厚度增加水稻；

所述生物材料为下述B1）至B22）中的任一种：

B1）编码权利要求1中所述种子相关蛋白的核酸分子；

B2）含有B1）所述核酸分子的表达盒；

B3）含有B1）所述核酸分子的重组载体；

B4）含有B2）所述表达盒的重组载体；

B5）含有B1）所述核酸分子的重组微生物；

B6）含有B2）所述表达盒的重组微生物；

B7）含有B3）所述重组载体的重组微生物；

B8）含有B4）所述重组载体的重组微生物；

B9）含有B1）所述核酸分子的转基因植物细胞系；

B10）含有B2）所述表达盒的转基因植物细胞系；

B11）含有B3）所述重组载体的转基因植物细胞系；

B12）含有B4）所述重组载体的转基因植物细胞系；

B13）含有B1）所述核酸分子的转基因植物组织；

B14）含有B2）所述表达盒的转基因植物组织；

B15）含有B3）所述重组载体的转基因植物组织；

B16）含有B4）所述重组载体的转基因植物组织；

B17）含有B1）所述核酸分子的转基因植物器官；

B18）含有B2）所述表达盒的转基因植物器官；

B19）含有B3）所述重组载体的转基因植物器官；

B20）含有B4）所述重组载体的转基因植物器官；

B21）降低权利要求1中所述种子相关蛋白表达量的核酸分子；所述核酸分子为序列表中序列2的第1041-1271位所示的核酸分子；

B22）含有B21）所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物、转基因植物细胞系、转基因植物组织或转基因植物器官。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：B1）所述核酸分子为如下b1）-b3）中的任一种：

b1）编码序列是序列表中序列2的cDNA分子或DNA分子；

b2）序列表中序列2所示的cDNA分子或DNA分子；

b3）序列表中序列1所示的DNA分子。

4.下述X1）或X2）的方法：

X1）一种降低水稻种子大小的方法，包括：提高目的水稻中权利要求1中所述种子相关蛋白的含量，或，促进权利要求1中所述种子相关蛋白的编码基因的表达，得到与所述目的水稻相比种子大小降低的小种子水稻；

X2）一种提高种子大小的方法，包括：降低目的水稻中权利要求1中所述种子相关蛋白的含量，或，降低权利要求1中所述种子相关蛋白的编码基因的表达，得到与所述目的水稻相比种子大小提高的大种子水稻；所述目的水稻含有权利要求1中所述种子相关蛋白或编码权利要求1中所述种子相关蛋白的核酸分子。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述小种子水稻为通过向所述目的水稻中导入权利要求1中所述种子相关蛋白的编码基因得到的与所述目的水稻相比权利要求1中所述种子相关蛋白表达升高的转基因水稻；

所述大种子水稻为通过向所述目的水稻中导入B22）中所述重组载体得到的与所述目的水稻相比权利要求1中所述种子相关蛋白表达降低的转基因水稻。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：权利要求1中所述种子相关蛋白的编码基因为权利要求3中B1）所述核酸分子。

Images