CN111837964B - 调控水稻分蘖数和粒型的新基因tsg1及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了调控水稻分蘖数和粒型的新基因TSG1及其应用，具体地，本发明首次意外地发现了一种TSG1基因或其编码蛋白，通过对该基因的表达模式进行分析，首次发现，降低所述植物(如水稻)中TSG1基因或其编码蛋白的表达量或活性，可显著改良植物的农艺性状。

Description

调控水稻分蘖数和粒型的新基因TSG1及其应用

技术领域

本发明涉及农学领域，具体地，涉及调控水稻分蘖数和粒型的新基因TSG1 及其应用。

背景技术

伴随全球生态环境的逐渐恶化以及世界范围内人口数量的不断增长，粮食短缺已经成为一个严重的世界性问题，估计到2050年全球人口将达到90亿，这需要世界粮食作物的产量要有大幅度的提升。水稻是世界上最重要的粮食作物之一，也是我们国家的主粮，养育着全球一半以上的人口。因此，如何提高水稻的产量和品质，培育能够适应复杂多变环境的优良品种已经成为我们国家粮食安全和农业可持续发展领域所面临的重大科学问题。相较于传统遗传育种的方法，利用现代分子遗传学的理论方法深入研究作物产量形成的分子机理可以帮助我们最大程度地提高作物的产量，从而满足人口增长的迫切需要。水稻产量的三个主要因素包括每株有效分蘖数、每穗粒数和粒重，而粒重则是由水稻种子的粒长、粒宽和粒厚决定的。近些年来，科学家们利用分子遗传学理论和方法，深入开展水稻分子遗传和功能基因组学研究，挖掘控制水稻产量相关的新基因，解析其作用机理，取得了许多重要的进展。水稻也由此已经发展成为植科学研究中重要的模式作物。

因此，本领域迫切需要鉴定新的控制水稻产量相关的新基因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的控制水稻产量相关的新基因。

本发明的第一方面提供了一种TSG1基因或其编码蛋白的抑制剂的用途，用于调控植物的农艺性状或制备调控植物的农艺性状的制剂或组合物，其中，所述植物的农艺性状选自下组的一种或多种：

(i)水稻分蘖数；

(ii)粒型；

(iii)株高；

(iv)产量。

在另一优选例中，所述“调控植物的农艺性状”包括：

(i)增加水稻分蘖数；和/或

(ii)减小粒型；和/或

(iii)降低株高；和/或

(iv)提高产量。

在另一优选例中，所述制剂包括农用制剂。

在另一优选例中，所述组合物包含(a)TSG1基因或其编码蛋白的抑制剂；和(b)农学上可接受的载体。

在另一优选例中，所述组合物或制剂的剂型选自下组：溶液剂、乳剂、混悬剂、粉剂、泡沫剂、糊剂、颗粒剂、气雾剂、或其组合。

在另一优选例中，所述抑制剂选自下组：反义核酸、抗体、小分子化合物、 Crispr试剂、siRNA、shRNA、miRNA、小分子配体、或其组合。

在另一优选例中，所述组合物还包括其他调控植物的农艺性状的物质。

在另一优选例中，所述其他调控植物的农艺性状的物质选自下组：生长素合成抑制剂。

在另一优选例中，所述生长素合成抑制剂包括犬尿氨酸。

在另一优选例中，所述组合物包括农用组合物。

在另一优选例中，所述TSG1基因包括野生型TSG1基因和突变型TSG1基因。

在另一优选例中，所述的突变型包括突变后编码蛋白的功能未发生改变的突变形式(即功能与野生型编码蛋白相同或基本相同)。

在另一优选例中，所述的突变型TSG1基因编码的多肽与野生TSG1基因所编码的多肽相同或基本相同。

在另一优选例中，所述的突变型TSG1基因包括与野生TSG1基因相比，同源性≥80％(较佳地≥90％，更佳地≥95％，更佳地，≥98％或99％)的多核苷酸。

在另一优选例中，所述的突变型TSG1基因包括在野生型TSG1基因的5＇端和/或3＇端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸。

在另一优选例中，所述的TSG1基因包括cDNA序列、基因组序列、或其组合。

在另一优选例中，所述TSG1基因来自禾本科作物。

在另一优选例中，所述的TSG1基因来自选自下组的一种或多种植物：水稻、小麦、玉米、高粱、拟南芥、谷子、或其组合。

在另一优选例中，所述TSG1基因选自下组：水稻的TSG1基因(登录号： LOC_Os01g07500)、拟南芥的TSG1同源基因(AtTAR2 ，登录号：AT4G24670)、玉米的TSG1同源基因(登录号：GRMZM2G066345)、谷子的TSG1同源基因(登录号： Seita.5G119600)、或其组合。

在另一优选例中，所述TSG1蛋白的氨基酸序列选自下组：

(i)具有SEQ ID NO : 1 所示氨基酸序列的多肽；

(ii)将如SEQ ID NO : 1 所示的氨基酸序列经过一个或几个(如1-10个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，具有所述调控植物农艺性状功能的、由(i) 衍生的多肽；或(iii)氨基酸序列与SEQ ID NO : 1 所示氨基酸序列的同源性≥90％(较佳地≥95％，更佳地≥98％或99％)，具有所述调控植物农艺性状功能的多肽。

在另一优选例中，所述TSG1基因的核苷酸序列选自下组：

(a)编码如SEQ ID NO : 1 所示多肽的多核苷酸；

(b)序列如SEQ ID NO : 2 所示的多核苷酸；

(c)核苷酸序列与SEQ ID NO : 2 所示序列的同源性≥95％(较佳地≥98％，更佳地≥99％)的多核苷酸；

(d)在SEQ ID NO : 2 所示多核苷酸的5’端和/或3’端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸；

(e)与(a)-(d)任一所述的多核苷酸互补的多核苷酸。

在另一优选例中，所述的植物选自下组：杨柳科(Salicaceae)、桑科 (Moraceae)、桃金娘科(Myrtaceae)、石松科(Lycopodiaceae)、 (Selaginellaceae)、银杏科(Ginkgoaceae)、松科(Pinaceae)、苏铁科 (Cycadaceae)、天南星科(Araceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、悬铃木科 (Platanaceae)、榆科(Ulmaceae)、胡桃科(Juglandaceae)、桦科(Betulaceae)、猕猴桃科(Actinidiaceae)、锦葵科(Malvaceae)、梧桐科(Sterculiaceae)、椴树科(Tiliaceae)、柽柳科(Tamaricaceae)、蔷薇科(Rosaceae)、景天科 (Crassulaceae)、苏木科(Caesalpinaceae)、蝶形花科(Fabaceae)、石榴科(Punicaceae)、珙桐科(Nyssaceae)、山茱萸科(Cornaceae)、八角枫科(Alangiaceae)、卫矛科(Celastraceae)、冬青科(Aquifoliaceae)、黄杨科 (Buxaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、小盘木科(Pandaceae)、鼠李科 (Rhamnaceae)、葡萄科(Vitaceae)、漆树科(Anacardiaceae)，橄榄科 (Burseraceae)、桔梗科(Campanulaceae)、红树科(Rhizophoraceae)、檀香科 (Santalaceae)、木犀科(Oleaceae)、玄参科(Scrophulariaceae)、禾本科 (Gramineae)、露兜树科(Pandanaceae)、黑三棱科(Sparganiaceae)、水蕹科 (Aponogetonaceae)、眼子菜科(Potamogetonaceae)、茨藻科(Najadaceae)、冰沼草科(Scheuchzeriaceae)、泽泻科(Alismataceae)、花蔺科(Butomaceae)、水鳖科(Hydrocharitaceae)、霉草科(Triuridaceae)、莎草科(Cyperaceae)、棕榈科(Palmae)、天南星科(Araceae)、浮萍科(Lemnaceae)、须叶藤科(Flagellariaceae)、帚灯草科(Restionaceae)、刺鳞草科 (Centrolepidaceae)、黄眼草科(Xyridaceae)、谷精草科(Eriocaulaceae)、凤梨科(Bromeliaceae)、鸭跖草科(Commelinaceae)、雨久花科 (Pontederiaceae)、田葱科(Philydraceae)、灯心草科(Juncaceae)、百部科 (Stemonaceae)、百合科(Liliaceae)、石蒜科(Amaryllidaceae)、蒟蒻薯科(箭根薯科)(Taccaceae)、薯蓣科(Dioscoreaceae)、鸢尾科(Iridaceae)、芭蕉科(Musaceae)、姜科(Zingiberaceae)、美人蕉科(Cannaceae)、竹芋科 (Marantaceae)、水玉簪科(Burmanniaceae)、藜科(Chenopodiaceae)、兰科 (Orchidaceae)、或其组合。

在另一优选例中，所述的植物包括禾本科植物，较佳地，禾本科农作物。

在另一优选例中，所述的禾本科植物选自下组：小麦、水稻、大麦、燕麦、黑麦、高粱、玉米、狗尾草、或其组合。

在另一优选例中，所述的水稻包括籼稻、粳稻、或其组合。

本发明第二方面提供了一种组合物，包括：

(a)TSG1基因或其编码蛋白的抑制剂；和

(b)农学上可接受的载体。

在另一优选例中，所述组合物包括农用组合物。

在另一优选例中，所述农用组合物选自下组：饲料组合物、有机肥组合物、农药组合物、或其组合。

在另一优选例中，所述饲料组合物包括固体饲料组合物或液体饲料组合物。

在另一优选例中，所述饲料组合物为植物养殖添加剂。

在另一优选例中，所述组合物的剂型选自下组：溶液剂、乳剂、混悬剂、粉剂、泡沫剂、糊剂、颗粒剂、气雾剂、或其组合。

在另一优选例中，所述组合物中，含有0.0001-99wt％，较佳地0.1-90wt％的组分(a)，以所述组合物的总重量计。

在另一优选例中，所述组合物中，所述TSG1基因或其编码蛋白的抑制剂的含量(wt％)为0.05％-10％，较佳地，0.1％－8％，更佳地，0.5％－6％。

在另一优选例中，所述抑制剂选自下组：反义核酸、抗体、小分子化合物、Crispr试剂、siRNA、shRNA、miRNA、小分子配体、或其组合。

在另一优选例中，所述组合物还包括其他调控植物的农艺性状的物质。

在另一优选例中，所述其他调控植物的农艺性状的物质选自下组：生长素合成抑制剂。

在另一优选例中，所述生长素合成抑制剂包括犬尿氨酸合。

本发明第三方面提供了一种本发明第二方面所述的组合物的用途，用于改良植物农艺性状。

本发明第四方面提供了一种改良植物农艺性状的方法，包括步骤：

降低所述植物中TSG1基因或其编码蛋白的表达量和/或活性，从而改良植物的农艺性状。

在另一优选例中，所述方法包括给予植物TSG1基因或其编码蛋白的抑制剂。

在另一优选例中，所述方法包括步骤：

(i)提供一植物或植物细胞；和

(ii)将TSG1基因或其编码蛋白的抑制剂导入所述植物或植物细胞，从而获得改造的植物或植物细胞。

在另一优选例中，所述抑制剂选自下组：反义核酸、抗体、小分子化合物、 Crispr试剂、siRNA、shRNA、miRNA、小分子配体、或其组合。

在另一优选例中，所述植物中TSG1基因或其编码蛋白的表达量或活性降低了≥50％，较佳地，≥70％，更佳地，≥90％或100％。

在另一优选例中，所述“降低”是指TSG1基因或其编码蛋白的表达或活性降低满足以下条件：

A1/A0的比值≤80％，更佳地，≤50％，更佳地≤20％，最佳地为0-10％；其中，A1为TSG1基因或其编码蛋白的表达或活性；A0为野生型同种类型植物植株中相同TSG1基因或其编码蛋白的表达或活性。

在另一优选例中，所述的降低指与野生型TSG1基因或其编码蛋白的表达水平E0相比，所述植株中TSG1基因或其编码蛋白的表达水平E1为野生型的0-80 ％，较佳地0-60％，更佳地0-40％。

在另一优选例中，所述的降低植株中TSG1基因或其编码蛋白的表达或活性通过选自下组的方式实现：基因突变、基因敲除、基因中断、RNA干扰技术、Crispr 技术、ZFN(锌指核酸内切酶技术)、TALEN(类转录激活因子效应物核酸酶)、或其组合。

在另一优选例中，所述“改良植物的农艺性状”包括：

(i)增加水稻分蘖数；和/或

(ii)减小粒型；和/或

(iii)降低株高；和/或

(iv)提高产量。

本发明第五方面提供了一种制备基因工程的植物组织或植物细胞的方法，包括步骤：

降低植物组织或植物细胞中的TSG1基因或其编码蛋白的表达和/或活性，从而获得基因工程的植物组织或植物细胞。

在另一优选例中，所述方法还包括向植物组织或植物细胞中导入TSG1基因或其编码蛋白的抑制剂。

在另一优选例中，所述抑制剂选自下组：反义核酸、抗体、小分子化合物、 Crispr试剂、siRNA、shRNA、miRNA、小分子配体、或其组合。

本发明第六方面提供了一种制备基因工程植物的方法，包括步骤：

将本发明第五方面所述方法制备的基因工程的植物组织或植物细胞再生为植物体，从而获得基因工程植物。

在另一优选例中，所述方法包括用RNA干扰技术、Crispr技术、ZFN(锌指核酸内切酶技术)、TALEN(类转录激活因子效应物核酸酶)降低植物组织或植物细胞中的BXL基因或其编码蛋白的表达和/或活性。

本发明第七方面提供了一种基因工程植物，所述的植物是用本发明第六方面所述的方法制备的。

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tsg1突变体的表型特征。其中，(a)野生型FAZ1和tsg1的株型；(b)FAZ1和tsg1的穗型；(c)FAZ1和tsg1的粒型；(d)脱壳后FAZ1和 tsg1的籽粒；(e)FAZ1和tsg1的花药；(f)FAZ1和tsg1的幼苗；(g-l)FAZ1 和tsg1的表型比较，包括平均株高(g)、分蘖数(h)、穗粒数(i)、粒长(j)、粒宽(k)、和千粒重(l)。

图2显示了TSG1基因的定位克隆以及转基因互补验证。其中，(a)TSG1 的图位克隆；(b)不同物种中TSG1蛋白保守区域序列比对；(c-d)FAZ1、tsg1 以及互补植株gTSG1^com的株型(c)和穗型(d)；(e)中花11以及CRISPR/Cas9敲除植株TSG1^CRISPR的株型；(f)FAZ1、tsg1以及互补植株gTSG1^com的粒型；(g)中花11以及CRISPR/Cas9敲除植株TSG1^CRISPR的粒型。

图3显示了过表达TSG1对水稻的生长发育没有影响。其中，(a)FAZ1和 TSG1过表达株系的株型；(b)FAZ1和TSG1过表达株系的粒型；(c)FAZ1和 TSG1过表达株系的穗型；(d-f)FAZ1和TSG1过表达株系的分蘖数(d)、粒长 (e)、和粒宽(f)统计比较。

图4显示了TSG1编码一个定位于内质网的色氨酸转氨酶，第447位丙氨酸突变为缬氨酸导致TSG1蛋白失去转氨酶活性。其中，(a)以色氨酸为底物检测TSG1和TSG1^A447V的酶活；(b)TSG1的酶活动力学曲线；(c)TSG1定位于水稻内质网上；(d-e)TSG1在苗期(d)和生殖生长期(e)的表达模式。

图5显示了TSG1参与调控水稻生长素局部合成。其中，(a)幼苗中FAZ1 和tsg1突变体内源性生长素含量比较；(b)幼穗中FAZ1和tsg1突变体内源性生长素含量比较；(c)FAZ1和tsg1突变体中生长素合成代谢基因相对表达量比较；(d)FAZ1和tsg1突变体中生长素极性运输和信号转导基因相对表达量比较；(e)FAZ1和tsg1突变体中生长素调控相关蛋白表达水平；(f-g)外源生长素(f)和犬尿氨酸(g)处理对水稻幼苗根伸长的影响。

图6显示了TSG1调控细胞分裂和细胞伸长。其中，(a)抽穗期FAZ1和tsg1 的颖壳；(b)FAZ1和tsg1颖壳的横切面；(c)颖壳横切面的局部放大；(d-e) 颖壳横切面薄壁细胞数量(d)和大小(e)比较；(f-g)细胞分裂(f)和细胞扩展(g) 标记基因的相对表达量；(h)FAZ1和tsg1幼穗颖壳细胞的流式细胞分析；(i) FAZ1和tsg1幼穗颖壳细胞的细胞周期分布比较。

图7显示了TSG1在水稻色氨酸转氨酶基因家族中发挥主导作用。其中， (a)OsTAR1^CRISPR转基因敲除株系的株型；(b)TSG1^CRISPR/OsTAR1^CRISPR双突表型；(c) OsTARL1^CRISPR转基因敲除株系的株型；(d)OsTARL2^CRISPR转基因敲除株系的株型(e) OsTAR1^CRISPR转基因敲除株系的粒型；(f)OsTARL1^CRISPR转基因敲除株系的粒型； (g)OsTARL2^CRISPR转基因敲除株系的粒型。

图8显示了TSG1和OsTAR1具有色氨酸转氨酶活性，但OsTARL1和OsTARL2 不具有色氨酸转氨酶活性。其中，(a-b)OsTAR1(a)，而不是OsTARL1和 OsTARL2(b)具有色氨酸转氨酶活性；(c)TSG1和OsTAR1的酶活比较；(d-f) OsTAR1(d)、OsTARL1(e)、和OsTARL2(f)的亚细胞定位。

具体实施方式

经过广泛而深入的研究，本发明人通过对大量的植物农艺性状位点的研究和筛选，首次意外地发现了一种TSG1基因或其编码蛋白，通过对该基因的表达模式进行分析，首次发现，降低所述植物(如水稻)中TSG1基因或其编码蛋白的表达量或活性，可显著改良植物的农艺性状。在此基础上，发明人完成了本发明。

具体地，当降低所述植物中TSG1基因或其编码蛋白的表达量或活性时，可 (i)增加水稻分蘖数；和/或(ii)减小粒型；和/或(iii)降低株高；和/或(iiii) 提高产量。

TSG1基因

如本文所用，术语“本发明的TSG1基因”、“TSG1基因”可互换使用，均指来源于农作物(如水稻、小麦)的TSG1基因或其变体。在一优选实施方式中，本发明的TSG1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO : 2 所示。

本发明还包括与本发明的优选基因序列(SEQ ID NO : 2 )具有50％或以上(优选60％以上，70％以上，80％以上，更优选90％以上，更优选95％以上，最优选 98％以上，如99％)同源性的核酸，所述核酸也能有效地调控植物(如水稻)的农艺性状。“同源性”是指按照位置相同的百分比，两条或多条核酸之间的相似水平(即序列相似性或同一性)。在本文中，所述基因的变体可以通过插入或删除调控区域，进行随机或定点突变等来获得。

在本发明中，SEQ ID NO : 2 中的核苷酸序列可以经过取代、缺失或添加一个或多个，生成SEQ ID NO : 2 的衍生序列，由于密码子的简并性，即使与SEQ ID NO : 2 的同源性较低，也能基本编码出如SEQ ID NO : 1 所示的氨基酸序列。另外，“在SEQ ID NO : 2中的核苷酸序列经过取代、缺失或添加至少一个核苷酸衍生序列”的含义还包括能在中度严谨条件下，更佳的在高度严谨条件下与SEQ ID NO : 2 所示的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。这些变异形式包括(但并小限于)：若干个(通常为1-90个，较佳地1-60个，更佳地1-20个，最佳地1-10个)核苷酸的缺失、插入和/或取代，以及在5’和/或3’端添加数个(通常为60个以内，较佳地为30个以内，更佳地为10个以内，最佳地为5个以内)核苷酸。

应理解，尽管本发明的实例中提供的基因来源于水稻，但是来源于其它类似的植物(尤其是与水稻属于同一科或属的植物)的、与本发明的序列(优选地，序列如SEQ ID NO:2 所示)具有一定同源性(保守性)的TSG1的基因序列，也包括在本发明的范围内，只要本领域技术人员在阅读了本申请后根据本申请提供的信息可以方便地从其它植物中分离得到该序列。

本发明的多核苷酸可以是DNA形式或RNA形式。DNA形式包括：DNA、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 :2 所示的编码区序列相同或者是简并的变异体。

编码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”可以是包括编码此多肽的多核苷酸，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苷或多肽的片段、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)甲酞胺，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。

应理解，虽然本发明的TSG1基因优选来自水稻，但是来自其它植物的与水稻TSG1基因高度同源(如具有80％以上，如85％,90％,95％甚至98％序列相同性)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。

本发明的TSG1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DNA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。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。

TSG1基因编码的多肽

如本文所用，术语“本发明多肽”、“TSG1基因的编码蛋白”、可以互换使用，都是指来源于水稻的TSG1的多肽及其变体。在一优选实施方式中，本发明多肽的一种典型的氨基酸序列如SEQ ID NO : 1 所示。

本发明涉及一种调控植物农艺性状的TSG1多肽及其变体，在本发明的一个优选例中，所述多肽的氨基酸序列如SEQ ID NO : 1 所示。本发明的多肽能够有效调控植物(如水稻)的农艺性状。

本发明还包括与本发明的SEQ ID NO : 1 所示序列具有50％或以上(优选60％以上，70％以上，80％以上，更优选90％以上，更优选95％以上，最优选98％以上，如 99％)同源性的具有相同或相似功能的多肽或蛋白。

所述“相同或相似功能”主要是指：“调控植物或农作物(如水稻)的农艺性状”。

本发明的多肽可以是重组多肽、天然多肽、合成多肽。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。

本发明还包括具有TSG1蛋白活性的TSG1蛋白片段和类似物。如本文所用，术语“片段”和“类似物”是指基本上保持本发明的天然TSG1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。

本发明中，所述的多肽变体是如SEQ ID NO : 1 所示的氨基酸序列，经过若干个(通常为1-60个，较佳地1-30个，更佳地1-20个，最佳地1-10个)取代、缺失或添加至少一个氨基酸所得的衍生序列，以及在C末端和/或N末端添加一个或数个(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，在所述蛋白中，用性能相近或相似的氨基酸进行取代时，通常不会改变蛋白质的功能，在C末端和/或\末端添加一个或数个氨基酸通常也不会改变蛋白质的功能。这些保守性变异最好根据表1进行替换而产生。

表1

最初的残基	代表性的取代	优选的取代
			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

本发明还包括所要求保护的蛋白的类似物。这些类似物与天然SEQ ID NO : 1 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。这些蛋白的类似物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了生物学的技术。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，本发明的蛋白并不限于上述例举的代表性的蛋白。

修饰(通常不改变一级结构)形式包括：体内或体外蛋白的化学衍生形式如乙酸化或羧基化。修饰还包括糖基化，如那些在蛋白质合成和加工中进行糖基化修饰。这种修饰可以通过将蛋白暴露于进行糖基化的酶(如哺乳动物的糖基化酶或去糖基化酶)而完成。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。

表达载体

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本发明突变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，可利用本发明的多聚核苷酸序列可用来表达或生产重组的突变蛋白。一般来说有以下步骤：

(1).用本发明的编码本发明突变蛋白的多核苷酸(或变异体)，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。

本发明还提供了一种包括本发明的基因的重组载体。作为一种优选的方式，重组载体的启动子下游包含多克隆位点或至少一个酶切位点。当需要表达本发明目的基因时，将目的基因连接入适合的多克隆位点或酶切位点内，从而将目的基因与启动子可操作地连接。作为另一种优选方式，所述的重组载体包括(从 5’到3’方向)：启动子，目的基因，和终止子。如果需要，所述的重组载体还可以包括选自下组的元件：3’多聚核苷酸化信号；非翻译核酸序列；转运和靶向核酸序列；抗性选择标记(二氢叶酸还原酶、新霉素抗性、潮霉素抗性以及绿色荧光蛋白等)；增强子；或操作子。

在本发明中，编码突变蛋白的多核苷酸序列可插入到重组表达载体中。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、哺乳动物细胞病毒如腺病毒、逆转录病毒或其他载体。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本发明突变蛋白编码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。这些启动子的代表性例子有：大肠杆菌的 lac或trp启动子；λ噬菌体PL启动子；真核启动子包括CMV立即早期启动子、 HSV胸苷激酶启动子、早期和晚期SV40启动子、反转录病毒的LTRs和其他一些已知的可控制基因在原核或真核细胞或其病毒中表达的启动子。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。

本领域普通技术人员可以使用熟知的方法构建含有本发明所述的基因的表达载体。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。使用本发明的基因构建重组表达载体时，可在其转录起始核苷酸前加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子。

包括本发明基因、表达盒或的载体可以用于转化适当的宿主细胞，以使宿主表达蛋白质。宿主细胞可以是原核细胞，如大肠杆菌，链霉菌属、农杆菌；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。本领域一般技术人员都清楚如何选择适当的载体和宿主细胞。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，可以用CaCl₂法处理，也可用电穿孔法进行。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)。转化植物也可使用农杆菌转化或基因枪转化等方法，例如叶盘法、幼胚转化法、花芽浸泡法等。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，从而获得转基因的植物。

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)，或用于大肠杆菌的四环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，如哺乳动物细胞。代表性例子有：大肠杆菌，链霉菌属；鼠伤寒沙门氏菌的细菌细胞；真菌细胞如酵母、植物细胞(如水稻细胞)。

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。可举的例子包括在复制起始点晚期一侧的100到270个碱基对的SV40增强子、在复制起始点晚期一侧的多瘤增强子以及腺病毒增强子等。

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。

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。

改良植物的农艺性状

在本发明中，还提供了一种改良植物农艺性状的方法，具体地，抑制TSG1 基因或其编码蛋白的表达，从而改良植物的农艺性状，所述农艺性状选自下组的一种或多种：

(i)水稻分蘖数；

(ii)粒型；

(iii)株高；

(iv)产量。

在一优选实施方式中，所述改良植物的农艺性状包括：

(i)增加水稻分蘖数；和/或

(ii)减小粒型；和/或

(iii)降低株高；和/或

(iv)提高产量。

本发明的主要优点包括：

(1)本发明首次筛选到一种TSG1基因，该基因主导色氨酸转氨酶家族，在水稻局部生长素合成中扮演着重要角色。

(2)本发明首次发现，降低TSG1基因或其编码蛋白的表达，可调控植物的农艺性状，比如增加水稻分蘖数、减小粒型、降低株高、提高产量等。

(3)本发明首次发现，TSG1基因是生长素局部合成所必需的，参与调控下游生长素信号转导和生长素极性运输。

(4)本发明首次发现，TSG1在各个时期的组织都有表达，但是主要在幼穗中高表达。

(5)本发明首次发现，TSG1通过调控细胞分裂和细胞伸长影响水稻的生长发育。

(6)本发明首次发现，TSG1在水稻色氨酸转氨酶基因家族中扮演着主导的作用。

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：实验室手册(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。除非有特别说明，否则实施例中所用的材料和试剂均为市售产品。

通用方法

1.实验材料和定位克隆

我们利用籼稻品种FAZ1进行EMS诱变，然后筛选株型、粒型突变体tsg1，再将其和FAZ1回交纯化背景。为了定位tsg1突变体基因，我们将其与粳稻品种ZH11杂交产生F₁群体，进而产生F₂分离群体，用于后续定位。首先，我们利用636株水稻将TSG1初定位在第一号染色体，分子标记G01856和G011812 之间。然后，我们利用6718株水稻将其精细定位在分子标记G011422和G011432 之间，大约26kb。这个区间内有两个候选基因LOC_Os01g07490和LOC_Os01g07500。我们通过引物TSG1Genotyping测序发现候选基因 LOC_Os01g07500编码区的第1340位碱基由C突变为T，进而导致第447位丙氨酸突变为缬氨酸。因此，我们猜测候选基因LOC_Os01g07500可能就是TSG1。

G01856的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-CAACATCAAATGGCTGAGTA-3’(SEQ ID NO : 3 )

3’端引物序列为：

5’-CCAACCGACTAAGTTAGCAT-3’(SEQ ID NO : 4 )

G011812的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-ATGACATTTTTGGATCCTTG-3’(SEQ ID NO : 5)

3’端引物序列为：

5’-GAAGTCATATGCAACTTGAGG-3’(SEQ ID NO : 6)

G011422的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-AAATGCACATAAAACACACCT-3’(SEQ ID NO : 7)

3’端引物序列为：

5’-TTAATGTACCGCTCTCGAA-3’(SEQ ID NO : 8)

G011436的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-AGGATTAAACACGAAATCTT-3’(SEQ ID NO : : 9)

3’端引物序列为：

5’-CAAATCGGTATTGGTAGGAT-3’(SEQ ID NO : 1 0)

TSG1Genotyping的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GCTACTTCTCCGACGTGACC-3’(SEQ ID NO : 1 1)

3’端引物序列为：

5’-TCACGCAGGCACTGATCTAC-3’(SEQ ID NO : 1 2)

2.遗传互补验证、过表达和CRISPR/Cas9基因编辑

为了进一步验证候选基因LOC_Os01g07500，我们将来源于野生型FAZ1的 LOC_Os01g07500全长基因组序列构建到pCOMBIA1300互补载体上，然后通过根癌农杆菌EHA105介导的水稻幼胚转化法进行遗传转化，筛选转基因阳性株系。另外，我们将来源于FAZ1的TSG1基因构建到pCOMBIA1301载体上，在泛素启动子驱动下过表达TSG1基因。CRISPR/Cas9技术用于基因编辑，根据实验需要，我们针对几个目的基因(TSG1、OsTAR1、OsTARL1、和OsTARL2)分别设计了CRISPR/Cas9基因敲除载体，用于目的基因的敲除。和遗传互补相同，我们通过根癌农杆菌EHA105介导的水稻幼胚转化法进行遗传转化，筛选转基因阳性株系，种植在大田并在转基因T₂代考察表型。

pCOMBIA1300互补载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GTCGTACATAATTAAACACA-3’(SEQ ID NO:1 3)

3’端引物序列为：

5’-ACTCGTTGAAACATTAGATC-3’(SEQ ID NO:1 4)

pCOMBIA1301过表达载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-CGGGGTACCATGGCGGCATTGCGCGTGGG-3’(SEQ ID NO:1 5)

3’端引物序列为：

5’-CTAGTCTAGACTTGAGCGACGAGAGGCGGT-3’(SEQ ID NO:1 6)

CRISPR/Cas9敲除TSG1载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GGCATTGCGCGTGGGCACGAGGG-3’(SEQ ID NO:1 7)

3’端引物序列为：

5’-AAACCCCTCGTGCCCACGCGCAA-3’(SEQ ID NO:1 8)

CRISPR/Cas9敲除OsTAR1载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GGCATGGGCAGCAAGGATGGCGG-3’(SEQ ID NO:1 9)

3’端引物序列为：

5’-AAACCCGCCATCCTTGCTGCCCA-3’(SEQ ID NO:2 0)

CRISPR/Cas9敲除OsTARL1载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GGCACCCCGAGACAGGAAAGCAA-3’(SEQ ID NO:2 1)

3’端引物序列为：

5’-AAACTTGCTTTCCTGTCTCGGGG-3’(SEQ ID NO:2 2)

CRISPR/Cas9敲除OsTARL2载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GGCAAATACTTTTGAACTCTCGA-3’(SEQ ID NO:2 3)

3’端引物序列为：

5’-AAACTCGAGAGTTCAAAAGTATT-3’(SEQ ID NO:2 4)

CRISPR/Cas9敲除TSG1/OsTAR1载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GGCAGCTCATCGTCTGCCACCCC-3’(SEQ ID NO:2 5)

5’-GCCGGTGAAGAGCATGATGTCAT-3’(SEQ ID NO:2 6)

3’端引物序列为：

5’-AAACGGGGTGGCAGACGATGAGC-3’(SEQ ID NO:2 7)

5’-AAACATGACATCATGCTCTTCAC-3’(SEQ ID NO:2 8)

3.TSG1、OsTAR1、OsTARL1和OsTARL2色氨酸转氨酶活性检测

TSG1编码一个色氨酸转氨酶，具有转氨酶活性。我们猜测tsg1突变体背景下的TSG1^A447V失去了转氨酶能力。因此，我们在体外分别纯化MBP-TSG1和 MBP-TSG1^A447V融合蛋白，然后分别以化合物色氨酸(L-tryptophan)为底物，在吸光度值327nm处进行检测以评估MBP-TSG1和MBP-TSG1^A447V的转氨酶活性。纯化的MBP蛋白可以被用作阴性对照。和猜测的一致，TSG1^A447V的确失去了色氨酸转氨酶活性。另外，我们利用同样的系统检测了OsTAR1、OsTARL1和OsTARL2 的酶活。

MBP-TSG1和MBP-TSG1^A447V蛋白表达载体pMAL-c5x构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GAAGGATTTCAATGGTCCACCGGCGAGCCAGGA-3’(SEQ ID NO:2 9)

3’端引物序列为：

5’-TTACCTGCAGGTCACTTGAGCGACGAGAGGCGG-3’(SEQ ID NO:3 0)

MBP-OsTAR1蛋白表达载体pMAL-c5x构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GAAGGATTTCAATGGTGAGGAAGAAGGCGGAGG-3’(SEQ ID NO:3 1)

3’端引物序列为：

5’-TTACCTGCAGGTCAGTTCATGGCGGCGAGGCGG-3’(SEQ ID NO:3 2)

MBP-OsTARL1蛋白表达载体pMAL-c5x构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GAAGGATTTCAATGGTGTTCCTGGATGGCGTCA-3’(SEQ ID NO:3 3)

3’端引物序列为：

5’-TTACCTGCAGGTCACATGGAGCTGGAGCCACCG-3’(SEQ ID NO:3 4)

MBP-OsTARL2蛋白表达载体pMAL-c5x构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-GAAGGATTTCAATGGTGTTCCTGGATGGCGTCA-3’(SEQ ID NO:3 5)

3’端引物序列为：

5’-TTACCTGCAGGTCACATGGAGCTGGAGGCAGCGG-3’(SEQ ID NO : 3 6)

4.细胞学检测

tsg1突变体和野生型FAZ1相比，具有明显减小的粒长和粒宽，因此我们进行了一系列观察来研究水稻粒型变大的细胞学基础。我们选取大苞期即将抽穗的水稻颖壳固定在FAA中，用于石蜡包埋半薄切片。石蜡包埋半薄切片用于观察统计颖壳横切面薄壁细胞的大小和数目，以此来反映细胞的伸长或者分裂。一般而言，处于分裂旺盛期的细胞，其四倍体细胞数目相对增多，细胞周期的分布也发生了变化。据此，我们选取了幼嫩的水稻幼穗和颖壳，提取细胞核后用DAPI染色，再用流式细胞仪分析每个样品的细胞倍性，以此来比较FAZ1和tsg1样品细胞分裂的相对速率。

5.亚细胞定位检测

为了研究TSG1、OsTAR1、OsTARL1和OsTARL2的亚细胞定位，我们利用水稻原生体进行了进一步检测。我们分别将TSG1、OsTAR1、OsTARL1和OsTARL2 基因的编码序列融合构建在pA7-YFP载体上，通过PEG介导转入水稻原生质体中瞬时表达，在共聚焦显微镜下观察拍照。

TSG1亚细胞定位的pA7-YFP载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-gatactcgagATGGCGGCATTGCGCGTGGGCA-3’(SEQ ID NO:3 7)

3’端引物序列为：

5’-caccatactagtCTTGAGCGACGAGAGGCGGTTG-3’(SEQ ID NO:3 8)

OsTAR1亚细胞定位的pA7-YFP载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-gatactcgagATGGCGGCGATGGGCAGCAAGG-3’(SEQ ID NO:3 9)

3’端引物序列为：

5’-caccatactagtGTTCATGGCGGCGAGGCGGTCG-3’(SEQ ID NO:4 0)

OsTARL1亚细胞定位的pA7-YFP载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-gatactcgagATGGAGACGGGACGGCATAGGT-3’(SEQ ID NO : 4 1)

3’端引物序列为：

5’-caccatactagtCATGGAGCTGGAGCCACCGGGA-3’(SEQ ID NO:4 2)

OsTARL2亚细胞定位的pA7-YFP载体构建的5’端寡核苷酸引物序列为：

5’-cgatactcgagATGGCGATAGGATGGCATAGGT-3’(SEQ ID NO:4 3)

3’端引物序列为：

5’-caccatactagtCATGGAGCTGGAGGCAGCGGGA-3(SEQ ID NO:4 4)

实施例1通过对水稻籼稻品种丰矮占1号(FAZ1)进行EMS诱变，获得了一个水稻分蘖数增多，但粒型减小的突变体tsg1，并克隆了控制其表型的TSG1 基因。

tsg1突变体株高变矮，每株分蘖数明显增多；粒长、粒宽和千粒重明显减小；每穗粒数也明显减少。统计学表明，这些差异具有显著性。因此，TSG1基因对于水稻的生长发育具有重要的功能(图1)。本发明利用tsg1突变体和粳稻品种中花11的F₂分离群体成功定位并克隆了候选基因TSG1。测序结果表明，来自tsg1突变体背景的TSG1等位基因第1340位核苷酸C突变为T，从而导致编码蛋白的第447位保守的丙氨酸突变为缬氨酸(图2，a-b)。本发明通过转基因遗传互补验证确认了候选基因TSG1，正是由于它的突变才导致了tsg1的表型(图2，c-d和2f)。另外，本发明发现，在粳稻中花11中利用CRISPR/Cas9 基因编辑技术敲除TSG1，水稻分蘖数明显增多，粒型明显减小(图2e和2g)。然而，在野生型FAZ1背景下过表达TSG1，并没有导致水稻表型发生差异性变化(图3)。

这些结果表明，TSG1基因的突变导致了tsg1突变体的表型变异；但是， TSG1编码的色氨酸转氨酶并不是一个限速酶。

此外，一般而言，水稻产量三要素主要包括每株穗数、每穗粒数和粒重，而每株穗数又取决于每株有效分蘖数。因此，水稻分蘖数越多，提高水稻产量的潜力就越大。

实施例2TSG1编码一个定位于内质网的色氨酸转氨酶，第447位丙氨酸突变为缬氨酸导致TSG1蛋白失去转氨酶活性。

通过在体外分别纯化MBP-TSG1和MBP-TSG1^A447V融合蛋白，以化合物色氨酸 (L-tryptophan)为底物进行酶活实验发现，融合蛋白MBP-TSG1具有明显的转氨酶活性(图4，a-b)，而突变的MBP-TSG1^A447V则失去了转氨酶活性(图4a)。因此，第447位保守的丙氨酸对于TSG1蛋白完整的生物学功能是非常重要的。另外，利用水稻原生质体研究发现，TSG1蛋白定位于内质网中(图4c)。

qRT-PCR结果显示，TSG1在各个时期的组织都有表达，但是主要在幼穗中高表达(图4，d-e)。

实施例3TSG1参与调控水稻生长素局部合成。

通过检测野生型FAZ1和突变体tsg1幼苗和幼穗中的生长素含量，发现，突变体tsg1中的生长素含量明显降低(图5，a-b)。这表明，TSG1基因的突变可能影响了水稻生长发育过程中生长素的合成。和此一致的是，参与生长素合成代谢的关键基因的表达量也发生了下调(图5c)。另外，生长素极性运输蛋白和生长素响应因子的表达水平也发生了明显的下调(图5，d-e)。进一步用生长素和犬尿氨酸处理水稻幼苗，发现tsg1突变体对生长素和犬尿氨酸表现出了明显的超敏感性(图5，f-g)。该结果表明，犬尿氨酸处理很好的模拟了TSG1功能缺失的表型，TSG1的突变影响了局部生长素浓度。综上所述，TSG1基因是生长素局部合成所必需的，参与调控下游生长素信号转导和生长素极性运输 (图5)。

实施例4TSG1突变影响细胞分裂和细胞的伸长。

由于tsg1突变体的粒长和粒宽均有减少，通过横切水稻抽穗期的颖壳，在细胞学水平上证实了TSG1既参与调控细胞分裂，又影响细胞伸长(图6，a-e)。进一步，发现幼穗发育过程中细胞分裂和细胞扩展相关标记基因的表达水平发生了明显的下调(图6，f-g)。另外，利用FAZ1和tsg1两者的幼穗细胞进行流式细胞分析发现，相较于野生型，突变体4C期细胞数目明显减少(图6h)。该结果表明，tsg1突变体细胞分裂速率减慢，从而导致了更小的器官。综上所述， TSG1通过调控细胞分裂和细胞伸长影响水稻的生长发育(图6)。

实施例5TSG1在水稻色氨酸转氨酶基因家族中发挥关键主导作用

考虑到色氨酸转氨酶在水稻生长发育过程中扮演着重要的角色。通过生物信息学预测发现，水稻中含有三个TSG1的同源基因，分别命名为 OsTAR1(LOC_Os05g07720)、OsTARL1(LOC_Os01g52010)和 OsTARL2(LOC_Os01g51980)。利用CRISPR/Cas9技术转基因分别敲除这三个同源基因，观察到相较于野生型，OsTAR1^CRISPR、OsTARL1^CRISPR、和OsTARL2^CRISPR三个突变体并没有表现出水稻分蘖数明显增多(图7，a,c,d)、粒型明显减少的性状(图7，e-g)。但是相较于TSG1^CRISPR单突变(指单敲TSG1)，TSG1^CRISPR/OsTAR1^CRISPR的双突(指OsTAR1和TSG1被双敲)表型被加强，表现出严重不育(图7b)。该研究结果表明，TSG1色氨酸转氨酶基因家族存在基因冗余性，TSG1的功能可能回补了其它家族成员的突变产生的影响。综上所述，TSG1在水稻色氨酸转氨酶基因家族中扮演着主导的作用(图7)。

实施例6TSG1和OsTAR1具有色氨酸转氨酶活性，但OsTARL1和OsTARL2 不具有色氨酸转氨酶活性。

在体外分别纯化MBP-OsTAR1、MBP-OsTARL1和MBP-OsTARL2融合蛋白，并且以化合物色氨酸(L-tryptophan)为底物进行酶活实验发现，融合蛋白 MBP-OsTAR1具有明显的转氨酶活性(图8a)，但是并没有TSG1活性强(图8c)。相反的是，MBP-OsTARL1和MBP-OsTARL2并没有展示出明显的酶活(图8b)。该结果表明，在进化过程中，OsTARL1和OsTARL2可能已经失去了色氨酸转氨酶活性，或者扮演着其它酶活的角色。我们进一步利用水稻原生质体研究这几个蛋白的亚细胞定位发现，和TSG1一致，OsTAR1、OsTARL1和OsTARL2都定位在内质网上(图8，d-f)。综上所述，TSG1和OsTAR1具有色氨酸转氨酶活性，TSG1 的活性更强，而OsTARL1和OsTARL2没有色氨酸转氨酶活性，水稻色氨酸转氨酶家族可能在内质网上发挥功能(图8)。

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。

序列表

<110> 中国科学院上海生命科学研究院

<120> 调控水稻分蘖数和粒型的新基因TSG1及其应用

<130> P2019-0365

<160> 44

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 507

<212> PRT

<213> 水稻(Oryza sativa)

<400> 1

Met Ala Ala Leu Arg Val Gly Thr Arg Ala Val Glu Gly Arg Phe Gln

1 5 10 15

Ala Ser Asn Gly Gly Gly Gly Gly Gly Gly Gly Met Ala Pro Ser Ser

20 25 30

Arg Leu Val Ala Ala His Arg Glu Ala Lys Pro Arg Ser Ser His Ser

35 40 45

Ala Ala Pro Trp Lys Leu Pro Arg Arg Arg Ala Gly Ala Met Pro Leu

50 55 60

Trp Arg Val Ala Val Phe Ala Ser Val Ala Leu Asn Val Ala Thr Leu

65 70 75 80

Ala Leu Leu Leu His His Tyr Ala Thr Ser Pro Pro Pro His His His

85 90 95

His His Asp Ala Gly Leu Ala Thr Arg Ser Ser Asp Ala Ala Val His

100 105 110

Arg Arg Ala Arg Thr Ala Ser Ser Met Ala Pro Ser Thr Gly Lys Pro

115 120 125

Ala Val Thr Thr Asp Ser Val Ile Asn Leu Asp His Gly Asp Pro Thr

130 135 140

Met Phe Glu Glu Phe Trp Arg Glu Thr Gly Asp Ala Ala Glu Val Val

145 150 155 160

Ile Pro Gly Trp Gln Thr Met Ser Tyr Phe Ser Asp Val Thr Asn Val

165 170 175

Cys Trp Phe Leu Glu Pro Glu Leu Asp Arg Gln Val Arg Arg Leu His

180 185 190

Arg Val Val Gly Asn Ala Ala Val Asp Gly Tyr His Val Leu Val Gly

195 200 205

Thr Gly Ser Thr Gln Leu Phe Met Ala Ala Leu Tyr Ala Leu Ala Pro

210 215 220

Asp Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Glu Pro Ile Ser Val Val Ser Thr

225 230 235 240

Ala Pro Tyr Tyr Ser Ser Tyr Pro Ala Val Thr Asp Phe Leu Arg Ser

245 250 255

Gly Leu Phe Arg Trp Ala Gly Asp Ala Asp Ala Phe Lys Gly Asp Ser

260 265 270

Tyr Ile Glu Leu Val Cys Ser Pro Asn Asn Pro Asp Gly Ala Ile Arg

275 280 285

Glu Ala Val Leu Asp Pro Lys Thr Gly Asn Gly Arg Thr Val His Asp

290 295 300

Leu Ala Tyr Tyr Trp Pro Gln Tyr Thr Pro Ile Thr Lys Arg Ala Ser

305 310 315 320

His Asp Ile Met Leu Phe Thr Val Ser Lys Ser Thr Gly His Ala Gly

325 330 335

Thr Arg Ile Gly Trp Ala Leu Val Lys Asp Arg Ala Ile Ala Arg Lys

340 345 350

Met Thr Lys Phe Val Glu Leu Asn Thr Ile Gly Val Ser Lys Asp Ser

355 360 365

Gln Met Arg Ala Ala Lys Val Leu Ala Ala Val Ser Asp Gly Tyr Glu

370 375 380

Arg Arg Pro Glu Gln Thr Lys Glu Thr Met Thr Thr Pro Leu Arg Leu

385 390 395 400

Phe Asp Phe Gly Arg Arg Lys Met Val Glu Arg Trp Ser Met Leu Arg

405 410 415

Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Ile Phe Ser Leu Pro Glu Glu Thr Ser

420 425 430

Gly Phe Cys Asn Phe Thr Lys Glu Thr Ala Ala Thr Asn Pro Ala Phe

435 440 445

Ala Trp Leu Arg Cys Asp Arg Glu Asp Val Glu Asp Cys Ala Gly Phe

450 455 460

Leu Arg Gly His Lys Ile Leu Thr Arg Ser Gly Ala Gln Phe Gly Ala

465 470 475 480

Asp Ala Arg Tyr Val Arg Val Ser Met Leu Asp Arg Asp Asp Ala Phe

485 490 495

Asp Ile Phe Ile Asn Arg Leu Ser Ser Leu Lys

500 505

<210> 2

<211> 6371

<212> DNA

<213> 水稻(Oryza sativa)

<400> 2

atataaaaaa atctaaatta tacttaaaat atcgttaatg ataaaacaag tgagataaat 60

aataattaca taaattttta ataagattat gttgaaaaat aaaagttgta gtctatataa 120

aaaaaaagag aggcagtatt gattattggg aatatctgcc tatgtagtac cggctgcgta 180

ttgagttaca ttgttacata tgtaatgttt ataggtatgc acacttggat ttcatcacta 240

gtatgcgtcg agagcactat cagatagtac tatcaactcc ttgtacggca gagatgtttc 300

ctactcaaac ggatgtattt atccctcaaa tcaatacatg ttactcgact tggtttgggg 360

tgtgtttagt tcacgccaaa attgaaagtt taagtgaaat taaaacgatg tgatgaaaaa 420

gttgaaagtt tgtgtgtgta agaaagtttt gatgtgatgg aaaagttgaa aatttaaaga 480

aaaagttgag aactaaacca gaccttggtt gaaccggact gaaccaagca atctctcctc 540

aatctcctcc aagaccccta atgtgttggc tacaagtaca tttgcaactt ttccaaaatt 600

ttaatttttc ctcaaatttt taaactgcac gttgtgcaac attctagcta tcatcaccct 660

aagtgcattg ccatttgcta ccatacatca tactctttcg gtcgtaaaat aaatatacct 720

attacaggat gtgacatatt ctagtatcgt gaatttggac agtgtacgag atgcaaacat 780

tttggagttt gaaaatgtga aaaatcatta tattagtctt ttcggtgata tgcgtgagat 840

aagtaaaaat tgatatcttt cagatgaaga tagtagctga gatgacacat gagtcttcaa 900

gtctgcgttc gacggtccct ctttctatct tccactcatt cattttttta agtacgcttt 960

tcgaagtact atattatatt tttaataatt ttttattaaa aaattacttt aaaaataaaa 1020

ttaatttatt atttacaata tttacgacta attaatcatg tatctttact cccccgtctt 1080

ataaaaaata aatctagtag gaggtgtgac acatcttgat actacaaatc tttatagaag 1140

tctattcagg ccttgtttag gtccaaagtt tttttttcca aacttacaac tttccatcac 1200

atcaaacctt tcgtatacac ataacttttc agtcacatcg tctccaattt caaccaaatt 1260

tcaaactttg ggccgaacta aacatagcct cagattcata gcgatagaat gtgtcgtatc 1320

ccgagctagt tttgttcgaa catacagcct catcttttcg catatgtttt gcttaccagc 1380

caaaatttga attttcgacc ttacatttgg agttgatttt gggttttttt tatcgtagtt 1440

tatttttcag cctatactcg ctaagaacac gtatataaaa gttttattca ccgattaatt 1500

ttcgtttgca aactgaataa aacaaacaat gggcatagtc tcaggactca ggagtggtcc 1560

tggactcgtg gtacgagtag tataaatgtg cctgtgaagc ctgtagtaca ctagtacctc 1620

tgtactagac cattaccccc tcctttaatt ctctcgaact acgactagct tcgagctttc 1680

atcactcgtc agcttgagcg cccagcagct atcgtcagct taaaattagc gccccagctt 1740

agcttctgag ctgactcgag cttgaagaca gattttggtc gcatttcagc taacacaaag 1800

cttaacacac gagctcttgt cagctgatcg atccggggtt gaagagatat tggttggttt 1860

ctgtgagctt gaaagaaatc acttgctgtt ccaagcaatc tcgttttctt tattgtaatc 1920

caggatgact gatttttcct ttttcagcag aaaaagaaga agaagaagaa gaatcaagct 1980

tggtgcacgg cgtcgccgcc atggcggcat tgcgcgtggg cacgagggcg gtggaaggga 2040

ggttccaagc gagcaacggc ggcggcggcg gtggcggcgg catggcgccg tcgtcgcgcc 2100

tcgtcgcggc gcaccgggaa gcgaagccga ggagcagcca ctcggcggcg ccgtggaagc 2160

tgccgcggcg gcgagccggc gccatgccgc tgtggcgcgt cgcggtgttc gcctccgtcg 2220

cattgaacgt cgccaccctc gcactcctcc tccaccacta cgccacctct cctcctcccc 2280

accaccacca ccacgacgcc ggactcgcca ctcgcagcag cgacgccgcc gtccaccggc 2340

gagccaggac ggcgtcgtcg atggcgccgt cgaccggcaa gccggcggtg acgacggatt 2400

ccgttatcaa ccttgaccag tgagttcctc ctcctccttt ccctcctctt ttattccttt 2460

cttagctgtt ctacccatca aggcatcaat caactagaaa aagaaaagaa aaggagaagc 2520

aaagaaaaaa aatctgcaag ttgccatggg tggatgtgtg ggcgcgcgcg aggtgttcgt 2580

cccaataaag catgtcattg tcaaggagga atgaaccaac gaacgccgat ctatggcgga 2640

ttttctccag atttacgcgc gattgattcg atgcatgcac cttgttcaaa tttcgtctct 2700

aaactcgatt gaatatcaaa tatagataga aaatggagtt ctgacattct tgggtgctgc 2760

gcagcggcga cccgaccatg ttcgaggagt tctggaggga gaccggcgac gcggcggagg 2820

tcgtcatccc ggggtggcag acgatgagct acttctccga cgtgaccaac gtctgctggt 2880

tcctcgagcc ggagctcgac cgccaggtgc gccgcctcca ccgagtcgtc ggcaacgccg 2940

ccgtcgacgg ctaccacgtc ctcgtcggca ccggctccac ccagctcttc atggccgcgc 3000

tctacgccct cgcccccgac gccgccgccg ctgccgccgg cgagcccatc agcgtcgtct 3060

ccactgcgcc ctactactcg gtaattaagc gcataaagta ttactccctc cgtccaaaaa 3120

tataaaaacc cagtaccggt attattaact acgaatctat acagaaaata gacatattgc 3180

ttagtatctt gaggtaccgg tacctaacga tacaaaatcg ttttttatcg ttggatataa 3240

taatgtctat cctgtccagt tagatctatc aatcagaaac gatttagtaa cctgagttac 3300

cagtacttta agatactttt tatttgatta gaacaaatct ttaggagtat gaccagactc 3360

gtagtactat aaaatgtctg atccgttatt aggtttatat gttttgggac ggagggagta 3420

tacaatacta agggtgtgtt tgagaaggag aggattgagg agattaggaa gatacgcaaa 3480

acgaggtgag ccattagcac atgattaatt gagtattaat tattttaaac ttcaaaaatg 3540

gattaatatg acttttaaag caactttcct ataaattttt ttgtaaaaaa cacaccgttt 3600

aatagttcgg gaaggacaaa actatctttc tctctttctc ctgcgcgcta acgcagccta 3660

attcaaccag acagcaacaa acagaggtga cagatgagat gcatcgttgt cgagtgtatc 3720

aaaatttttg catcaaactg catgaaaaag aaaaatgttt ttggcgacaa ggatatatag 3780

caaaagcgga tttgcctaat gtcacaatca tatcattccc cactaaaatg atgtgataga 3840

gctgaaatta agagagtggg gcagcacatt gatgctgccc cctaattccc cctaattctt 3900

tgcattggtc acctctctct ctctctccat ctttatcata tgatggttgg tgatgattga 3960

tgaagcatat gatgtgtcgc taaatgctac tagtaaacat ctctgaataa tctcatagta 4020

tcaagcttgg gggatcgaat caaatcatgt ttctttgtag ggtcggaagc tttgatcata 4080

gatggtttgc tgcgatttgt agggtagccg acatgtttct ttaacaaagg gcctgttaat 4140

taggcttaac caagtctgaa tcttacttct gcttatttag taccataaaa aatatactga 4200

agctctgcat gtgcagatgt gctgatcact gatgagaata tctgatcata aggtcacaca 4260

tggccggccg gcacgccgcc ttatgcgatt tctgtttgtt caaatcttgt tttagtttat 4320

attttttgtg gtttggttga tcgatctgta gttgattaac ctgagaaaac atagaagtag 4380

cgtgtcatga actcatgatt ccattgtcat gtgccccgcg acatatctag tgatagatca 4440

tgtgtgttca gttatggccc tcatgggagg tcggtgtgct aacttcttag tttattattc 4500

ccttttgcat tatagttcca aatatatttt tttaactgta ccaatgattg gtagaaaaga 4560

aaaaaaaaac agagcacact ctgactttct tcttttgatt ttctgaagaa tttcactctc 4620

tgacagtgat taagttcagt ttcagtttca ctgacctgat ccgatctgat cttggatgca 4680

gtcatacccc gccgtgacgg acttcctccg gtcggggctc ttccggtggg ccggcgacgc 4740

cgacgccttc aaaggcgact cctacattga gctggtctgc tccccgaaca atcctgacgg 4800

cgccatccgt gaagctgttc ttgatccaaa gaccggcaat ggcaggacgg tccatgacct 4860

ggcctactac tggcctcagt acacccccat caccaagcgt gcttcccatg acatcatgct 4920

cttcaccgtc tccaagagca ccggccatgc cgggaccagg atcgggtatg tagatagagc 4980

ttttcggtcg aactggttgg tgcatgaaac acggtcgttt tgagtagtgt aaactgagtt 5040

gaatgttttt gtgtgtgtgt gaaggtgggc gttggtgaag gaccgggcga tcgcgaggaa 5100

gatgacgaag tttgtggagc tgaacacgat cggggtgtcc aaggactcgc agatgcgggc 5160

ggccaaggtg ctcgccgccg tctccgacgg ctacgagcgg cggccggagc agacgaaaga 5220

gacgatgacc actcctcttc gcctgttcga ctttggtcga cgcaagatgg tggagcggtg 5280

gagcatgctc cgcgctgctg ccgccgcctc cggcatcttc agcctcccgg aggagacctc 5340

cggcttctgc aacttcacca aggagaccgc cgcgaccaac cctggtatga tttgatggat 5400

aagattttta ttcctcaaga gggcatcccc tattgtttac atgacatcta aatagttatt 5460

aaaatttttt taaaaaaatg acaatataaa ttaatatgaa atatatcact ctataaacat 5520

gtaagattaa attcagcttt taccagatga aaaaaaaata aattaaactg aaaatagtta 5580

tcatacatcc acatctatat ttattatttt tgtggatgtt acctcgatct cattggcttt 5640

gctcatcgta tcaatggcgg tgtgccggtg tggatgtggt ttgcagcgtt cgcgtggctg 5700

cggtgcgata gggaggatgt ggaggattgt gcggggtttc tccgtgggca caagatcctg 5760

acgaggagcg gggcgcagtt cggggcggat gcgaggtacg tgcgggtgag catgctcgac 5820

agggacgacg cgttcgacat cttcatcaac cgcctctcgt cgctcaagtg aaagaagacg 5880

gcggagagag agaggacgct gcagcgtgtt cgtccgtgcg ctagcaagca aagcatgccc 5940

atgactcatg agagcatgag tagaaccgtt aactgtgtat ctgtatcagt atttggagag 6000

cctttttggt agagcttcag agcataacca aacggtttca gctttactcg aaatgggagt 6060

gaggttgatt gaagtgctat cacagaatga tctagagatg tagagttgga tttagactat 6120

tttacagcta cactttagaa ccaactcttg aagttaaatt tgtaagttga agtcctgcca 6180

aataggttct cagtagtagt agtaggtaga agaagaggag cttgcttttc tctagctttt 6240

ctttttctct taaatatttg tttctcgatg ttgtgtttta tggttaagaa tggcctgcaa 6300

tgtagatcag tgcctgcgtg atttcacata cggaaaataa ataaataaat gttcttgttc 6360

ttcctttttt g 6371

<210> 3

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 3

caacatcaaa tggctgagta 20

<210> 4

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 4

ccaaccgact aagttagcat 20

<210> 5

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 5

atgacatttt tggatccttg 20

<210> 6

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 6

gaagtcatat gcaacttgag g 21

<210> 7

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 7

aaatgcacat aaaacacacc t 21

<210> 8

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 8

ttaatgtacc gctctcgaa 19

<210> 9

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 9

aggattaaac acgaaatctt 20

<210> 10

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 10

caaatcggta ttggtaggat 20

<210> 11

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 11

gctacttctc cgacgtgacc 20

<210> 12

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 12

tcacgcaggc actgatctac 20

<210> 13

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 13

gtcgtacata attaaacaca 20

<210> 14

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 14

actcgttgaa acattagatc 20

<210> 15

<211> 29

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 15

cggggtacca tggcggcatt gcgcgtggg 29

<210> 16

<211> 30

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 16

ctagtctaga cttgagcgac gagaggcggt 30

<210> 17

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 17

ggcattgcgc gtgggcacga ggg 23

<210> 18

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 18

aaacccctcg tgcccacgcg caa 23

<210> 19

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 19

ggcatgggca gcaaggatgg cgg 23

<210> 20

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 20

aaacccgcca tccttgctgc cca 23

<210> 21

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 21

ggcaccccga gacaggaaag caa 23

<210> 22

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 22

aaacttgctt tcctgtctcg ggg 23

<210> 23

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 23

ggcaaatact tttgaactct cga 23

<210> 24

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 24

aaactcgaga gttcaaaagt att 23

<210> 25

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 25

ggcagctcat cgtctgccac ccc 23

<210> 26

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 26

gccggtgaag agcatgatgt cat 23

<210> 27

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 27

aaacggggtg gcagacgatg agc 23

<210> 28

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 28

aaacatgaca tcatgctctt cac 23

<210> 29

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 29

gaaggatttc aatggtccac cggcgagcca gga 33

<210> 30

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 30

ttacctgcag gtcacttgag cgacgagagg cgg 33

<210> 31

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 31

gaaggatttc aatggtgagg aagaaggcgg agg 33

<210> 32

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 32

ttacctgcag gtcagttcat ggcggcgagg cgg 33

<210> 33

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 33

gaaggatttc aatggtgttc ctggatggcg tca 33

<210> 34

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 34

ttacctgcag gtcacatgga gctggagcca ccg 33

<210> 35

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 35

gaaggatttc aatggtgttc ctggatggcg tca 33

<210> 36

<211> 34

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 36

ttacctgcag gtcacatgga gctggaggca gcgg 34

<210> 37

<211> 32

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 37

gatactcgag atggcggcat tgcgcgtggg ca 32

<210> 38

<211> 34

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 38

caccatacta gtcttgagcg acgagaggcg gttg 34

<210> 39

<211> 32

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 39

gatactcgag atggcggcga tgggcagcaa gg 32

<210> 40

<211> 34

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 40

caccatacta gtgttcatgg cggcgaggcg gtcg 34

<210> 41

<211> 32

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 41

gatactcgag atggagacgg gacggcatag gt 32

<210> 42

<211> 34

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 42

caccatacta gtcatggagc tggagccacc ggga 34

<210> 43

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 43

cgatactcga gatggcgata ggatggcata ggt 33

<210> 44

<211> 34

<212> DNA

<213> 人工序列(artificial sequence)

<400> 44

caccatacta gtcatggagc tggaggcagc ggga 34

Claims (10)

1.一种TSG1( Tillering and Small Grain 1)基因的抑制剂的用途，其特征在于，用于调控植物的农艺性状，其中，所述抑制剂为Crispr试剂，

所述“调控植物的农艺性状”包括：

(i) 增加水稻分蘖数；和/或

( ii) 降低株高，所述的植物为水稻。

2.一种组合物，其特征在于，包括：

(a) 用于增加水稻分蘖数；和/或降低株高的TSG1基因( Tillering and Small Grain 1)的抑制剂，所述抑制剂为Crispr试剂；和

(b) 农学上可接受的载体。

3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述组合物中，所述TSG1基因( Tillering and Small Grain 1)的抑制剂的含量( wt％ ) 为0.05%-10%。

4.如权利要求2所述组合物，其特征在于，所述组合物还包括其他调控植物的农艺性状的物质。

5.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述其他调控植物的农艺性状的物质选自下组：生长素合成抑制剂。

6.一种TSG1( Tillering and Small Grain 1) 基因的抑制剂的用途，其特征在于，用于制备调控植物的农艺性状的制剂或组合物，其中，所述抑制剂为Crispr试剂，所述“调控植物的农艺性状”包括：

(i) 增加水稻分蘖数；和/或

( ii) 降低株高，所述的植物为水稻。

7.一种权利要求2所述的组合物的用途，其特征在于，用于改良植物农艺性状，所述“改良植物农艺性状”包括：

(i) 增加水稻分蘖数；和/或

( ii) 降低株高，所述植物为水稻。

8.一种改良植物农艺性状的方法，其特征在于，包括步骤：

降低所述植物中TSG1( Tillering and Small Grain 1)基因的表达量，从而改良植物的农艺性状，所述“改良植物的农艺性状”包括：

(i) 增加水稻分蘖数；和/或

( ii) 降低株高，所述植物为水稻，并且用Crispr试剂降低所述植物中TSG1基因的表达量。

9.一种制备基因工程的植物组织或植物细胞的方法，其特征在于，包括步骤：

降低植物组织或植物细胞中的TSG1( Tillering and Small Grain 1)基因的表达，从而获得基因工程的植物组织或植物细胞，所述植物为水稻，并且用Crispr试剂降低所述植物中TSG1基因的表达量。

10.一种制备基因工程植物的方法，其特征在于，包括步骤：

将权利要求9所述方法制备的基因工程的植物组织或植物细胞再生为植物体，从而获得基因工程植物，所述植物为水稻，并且所述植物的性状包括：

(i) 增加水稻分蘖数；和/或

( ii) 降低株高。

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