CN114790231B - 水稻rcn21蛋白及其编码基因与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及水稻RCN21蛋白及其编码基因与应用。本发明首次发现，对水稻分蘖数目存在影响的RCN21蛋白及其编码基因，本发明通过试验验证了RCN21基因的功能。本发明所提供的RCN21蛋白及其编码基因的功能，为水稻的选育和转基因水稻的制备提供了新的方向，根据本发明所提供的RCN21基因的功能，可以通过构建转化含有RCN21基因的转基因水稻，来显著提高水稻的产量。

Description

水稻RCN21蛋白及其编码基因与应用

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及水稻RCN21蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

水稻是全世界最重要的粮食作物之一，是日常生活中的主要粮食，随着人口的增长和耕地面积急剧减少，粮食安全已成为人们关注的焦点问题。加之自然灾害、病虫害等不可控因素，因此，提高水稻等粮食产量是迫切需要解决的问题。解决产量问题的方法之一是增加种植面积，但受耕地面积的限制，另一个方法就是增加单位面积产量。水稻的产量由每穗籽粒数、穗数和千粒重三因素决定。其中穗数由分蘖数决定，尤其是有效分蘖，所以分蘖是一个极其重要的产量性状。水稻的分蘖对水稻的株型的决定、形态建成、群体特征及动态和产量形成有重要意义。影响水稻分蘖萌发与生长有很多因素，包含植物激素、营养元素、环境条件和遗传因素。

随着近二十年分子生物学的发展，对水稻分蘖的发生调控途径有了一定的了解。通过QTL和突变体或者组学等基因功能研究方法，目前已发现控制分蘖的基因有60多个。主要可分为两大类：一类是控制水稻分蘖数目减少的基因，这类基因对分蘖的形成具有正向调控作用，另一类是水稻分蘖数目极显著的增加。水稻分蘖形成的遗传途径主要分为水稻侧生分生组织和分蘖芽的形成和水稻分蘖芽的伸长两个通路。

PPR蛋白是水稻体内一大类细胞器蛋白，参与水稻的线粒体和叶绿体生化功能，但还未报道影响水稻分蘖数目相关的这类蛋白质。

线粒体是一种独特的细胞器，可作为动力源，产生真核生物细胞维持和生长所需的ATP。RNA编辑广泛存在于线粒体和叶绿体中，特别是在植物中。在这个过程中，保守的密码子被转换，或者起始或终止密码子被创建，作为对其他有缺陷的细胞器转录物的校正机制。日本晴线粒体基因组全长490520bp，含有64个基因。已经研究的水稻PPR蛋白有育性相关的OsPPS1、胚乳淀粉合成的OsFLO10以及叶绿体发育有关的OsPPR6，暂未有影响水稻分蘖相关的PPR蛋白。

通过对水稻单分蘖突变体的研究，克隆了调控水稻分蘖数的关键基因MOC1，以及其他重要基因如MOC3。其中，MOC1编码植物特异的GRAS家族蛋白，该蛋白能与赤霉素（GA）信号通路的DELLA蛋白SLR1结合，从而使MOC1不被降解，但GAs能引起SLR1和MOC1降解，使得茎伸长、分蘖减少。GAs、SLR1和MOC1三者协同调控水稻株高和分蘖数，首次为株高与分蘖互作机理提供了遗传证据。MOC3基因是拟南芥中OsWUS在水稻的同源基因，因一个点突变引起OsWUS蛋白的提前终止并导致单杆突变体moc3分蘖芽的形成被破坏且无分蘖。

WUS基因抑制水稻分蘖过程中干细胞分化，而CLV1具有促进干细胞分化和器官形成的功能，在拟南芥上已经有许多关于SAM中如何维持二者平衡的报道。MOC3的下游基因FON1是拟南芥中CLV1在水稻中的同源基因，则是在分蘖芽部位过表达。MOC1充当MOC3的共激活因子，联合激活FON1表达，特异调控分蘖芽的伸长，并最终使得fon1突变体出现分蘖数显著减少的表型。

MOC3和MOC1不仅是分蘖芽起始的关键因子，而且能够调控分蘖芽的伸长。另一个水稻中WUS同源基因TAB1参与水稻中腋生分生组织（AM）的起始与发育。2020年，研究学者分离得到了一个OsWUS功能缺失分蘖数突变体dc1，dc1具有分蘖数减少、穗部小花畸形和雌性不育的表型。研究发现dc1分蘖芽生长受主茎显著抑制，分蘖期将dc1去顶能够解除主茎对分蘖芽的抑制，促进其生长。OsWUS通过影响顶端优势促进分蘖芽生长，为解析水稻分蘖机理打开了新视野。

moc2突变体是由于Tos17逆转座子插入到编码胞质果糖-1,6-二磷酸酶（FBP1）的第4外显子中；与野生型相比，moc2突变体扩增出的转录本较短，这是因为错误的剪接导致第4外显子缺失，移码而提前产生终止信号，最终影响蔗糖供应不足，造成分蘖减少。

水稻理想株型基因IPA1通过调控水稻多个生长发育过程，进而影响水稻的分蘖数。在茎中，IPA1基因主要受DNA甲基化和miR156的抑制。IPA1蛋白通过促进靶基因TB1和D53表达来调节水稻分蘖，而D53又受SL信号途径诱导降解并解除 对下游基因的转录抑制，从而调控腋芽的伸长。在穗中，IPA1通过直立密穗基因DEP1调控株高和穗形态。研究人员又从一个分蘖数明显减少但茎秆强度增强的水稻突变体shi1中克隆得到了OsSHI1基因，该基因编码一个植物特有的SHI家族的转录因子。OsSHI1基因则通过影响它对OsTB1与OsDEP1基因启动子的结合活性来调控IPA1的转录激活活性，进而促进分蘖数量增多和穗粒数减少。另外E3连接酶IPI1能与IPA1互作，使IPA1在穗中发生降解，而在茎尖对其多聚泛素化修饰保持稳定，因而ipi1突变体表现出更多的分蘖、穗子增大及产量提高等特点。IPA1是miR156和miR529的靶基因，其上游受到这两小分子的介导，二者都靶向IPA1的mRNA和触发miRNA介导的切割，而miR156优先在幼苗中表达，miR529优先在穗中表达。如果IPA1基因发生点突变，干扰miR156与IPA1的结合，会影响miR156对IPA1的介导，最终导致IPA1表达上调，产生分蘖少、茎秆粗壮、穗大粒多的理想株型并增加产量的表型。IPI1介导的IPA1泛素化修饰和小分子miRNA介导的IPA1转录后表达以及IPA1蛋白对D53蛋白调控三者有机组合成了一个复杂而精确的调控网络，为水稻高产育种提供了丰富的遗传资源和手段。

IPA1上游由于受到miR156介导，通过下调和过表达miR156的两个靶基因IPA1和OsSPL7，导致水稻分蘖极度减少。根据miR156序列与功能的差异分为两个亚家族：I类MIR156基因（包括MIR156d–i）的缺失可以减少无效分蘖、增加株高、提高单株产量等，表现 出理想株型IPA1的植株形态，却对种子休眠无显著影响，进一步发现MIR156基因的缺失会 解除其对靶基因IPA1的抑制，有利于IPA1转录表达；

类MIR156基因（包括MIR156a/b/c/k/ l）的突变显著增强种子休眠，抑制种子穗发芽现象，对水稻株型与产量无明显影响。miR319 的前体在分蘖芽伸长的基部高水平表达，无论上调还是下调miR319的表达均能负调控水稻 分蘖芽伸长、分蘖数及生物量，并进一步通过下游靶基因OsTCP21和OsGAmyb负调控水稻分 蘖数和生物量。由小RNA介导的DNA甲基化（RdDM）在转座子沉默和基因表达调控中起重要作 用。RdDM通过介导MITEs的甲基化分别来抑制OsMIR156d/j转录和促进Dwarf14（D14）基因在 茎基部的表达，从而实现对独脚金内酯通路下游信号转导和分蘖。因此，小分子RNA结合到 与其反向互补的DNA或RNA上，通过DNA甲基化修饰、mRNA切割以及抑制mRNA翻译等调控基因 表达，进而调控水稻分蘖。

影响水稻分蘖数的植物激素主要是生长素、细胞分裂素、独脚金内酯和赤霉素。水稻中生长素响应基因GH3⁃8编码IAA酰胺合成酶并催化IAA⁃氨基酸的合成。系统获得性抗性的一个关键基因OsN⁃PR1通过促进IAA酰胺合成酶表达，抑制生长素通路，减弱水稻生长发育。水稻tsg1突变体具有更多的分蘖，但因内源性IAA的减少而导致穗和粒更小。TSG1编码一种与FIB基因等位的色氨酸氨基转移酶，调节水稻局部IAA的生物合成，影响水稻分蘖数目的多少和穗的大小。OsPIN5b作为生长素输出载体PIN家族的一员，过表达会导致生长素极性运动缺乏、不同组织中生长素的分布改变，从而降低植物高度、分蘖数、结实率、穗长和产量。IPT酶是催化CK合成的限速酶。

水稻中过表达OsIPT会抑制根发育，促进腋芽生长。植物细胞中CK的水平部分通过细胞分裂素氧化酶/脱氢酶（CKX）的不可逆降解来调节，研究发现通过shRNA介导的基因沉默来特异性抑制OsCKX2表达，进而增加分蘖数和粒重。D10、D17/HTD1、D27位于SL合成途径中，D14/D88/HTD2、D3和D53位于SL信号传导途径中，以OsTB1/FC1在SL路径的下游独立起作用。

D27蛋白参与MAX/RMS/D途径，是参与SL生物合成的一个成员，SL参与水稻分蘖的控制。D53基因是SL信号传导途径的抑制子，SL通过D14⁃SCFD3蛋白酶体途径诱导D53降解并解除对下游基因的转录抑制，从而激活SL信号转导，精确地调控腋芽的伸长。OsTB1/FC1作为一个作用于SL下游的基因，编码TCP转录因子，负调控水稻分蘖数。SL和油菜素甾醇（BR）则通过拮抗调节D53⁃OsBZR1复合物的稳定性来改变水稻分蘖时FC1的表达，这项成果对水稻稳产非常重要。生物钟调节因子OsCCA1作用于OsTB1/FC1和D14上游，正调控它们的表达，通过调控独脚金内酯信号通路来抑制分蘖芽的生长，最后负调控分蘖数。OsTB1能与MADS盒蛋白OsMADS57互作，不同温度条件下二者协同调控下游靶基因D14来控制分蘖。OsTB2与OsTB1序列极其相似，OsTB2蛋白通过与同源OsTB1蛋白相互作用，并抵消了OsTB1对分蘖的抑制作用，进而促进分蘖生长。在GA通路中，受体GA-INSENSITIVE DWARF 1（GID1）和SKP1-CUL1-F-box型E3连接酶SCF ^{SLEEPY1 / GID2}一起促进DELLA阻遏蛋白的降解以依赖GA方式来缓解其阻遏作用，高浓度的GA可以降低SnRK2s活性，然后激活APC/C^TE，从而促进根分生组织（RM）中的OsSHR1（根生长的关键促进因子）和腋分生组织（AM）中的MOC1（分蘖关键促进因子）的降解，从而导致限制根的生长和分蘖。

通过对各种控制分蘖基因的克隆和分子机理研究，发现降解蛋白、转录因子、植物内源激素（尤其是对分蘖抑制作用的独脚金内酯），miRNAs的转录后调控等，都参与到了各个调控路径上，还并未发现PPR蛋白影响水稻分蘖先例。

发明内容

本发明的目的是提供与水稻分蘖数相关的RCN21蛋白及其编码基因。

第一方面，本发明提供水稻RCN21蛋白、或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在调控水稻分蘖数量中的应用。

本发明通过实验发现，RCN21基因发生突变的水稻rcn21突变体植株高度较野生型植株的分蘖数目减少了73.3%。

从株型上分析，rcn21株高明显变矮。水稻rcn21突变体分蘖数目发生显著改变，其单株穗数和总穗粒数也显著降低。说明rcn21突变体的分蘖数目变异程度明显，且单株的产量也极显著降低。

本发明进一步通过试验发现，将本发明所述RCN21基因转化水稻rcn21突变体，可以恢复突变体正常分蘖数目的表型。因而发现本发明所述RCN21基因可以直接调控分蘖芽的伸长而被应用于水稻分蘖数目的控制，以提高水稻生产力。

鉴于此，第二方面，本发明提供水稻RCN21蛋白、或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在调控水稻株高中的应用；所述水稻RCN21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

第三方面，本发明提供水稻RCN21蛋白、或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在增加水稻分蘖数量中的应用；所述水稻RCN21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

第四方面，本发明提供水稻RCN21蛋白、或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在促进水稻分蘖芽伸长中的应用；所述水稻RCN21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

第五方面，本发明提供水稻RCN21蛋白、或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在培育高分蘖水稻中的应用；所述水稻RCN21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

第六方面，本发明提供水稻RCN21蛋白、或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在提高水稻产量中的应用；所述水稻RCN21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

在本发明所提供的上述应用中，所述水稻RCN21蛋白由SEQ ID NO.1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/或添加且与水稻RCN21蛋白具有同等功能的蛋白质。

在本发明所提供的上述应用中，所述编码基因为如下任意一种：

1）由SEQ ID NO.2所示的DNA分子；

2）与SEQ ID NO.2所示的DNA分子至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且编码RCN21蛋白的DNA分子；

3）在严格条件下与1）或2）限定的DNA分子杂交且编码RCN21蛋白的DNA分子。

第七方面，本发明还提供一种水稻RCN21基因突变体，TIGR网站编号为LOC_Os10g33874的基因序列发生单碱基突变，编码区的第1788位碱基由G突变到A，导致第596位氨基酸由甲硫氨酸变成了异亮氨酸。

本发明还请求保护含有水稻RCN21基因突变体的生物材料，所述生物材料为载体、不能繁殖为动植物品种的宿主细胞、不能繁殖为植物品种的转化植物细胞。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的与水稻分蘖数相关的RCN21蛋白，在蛋白类型上属于PPR蛋白。本发明是首次发现了，PPR蛋白影响水稻分蘖，这为影响水稻分蘖分子机理提供新的路径，也为培育理想分蘖数目品种提供理论依据和基因资源。

更具体地，本发明首次发现了对水稻株高、分蘖数目存在影响的蛋白及其编码基因，并通过试验验证了所述基因的功能。本发明技术方案为水稻的选育和转基因水稻的制备提供了新的方向，且通过构建转化有该基因的转基因水稻，能够显著提高水稻的产量。

附图说明

图1为本发明所述rcn21突变体与野生型圣稻808的表型。

图2为本发明所述RCN21基因定位与结构图。

图3为本发明所述载体pCAMBIA 1305.1::RCN21结构示意图。

图4为本发明所述载体pCAMBIA1305.1-UPFHN::RCN21结构示意图。

图5为本发明所述pCAMBIA1305.1-ACTIN::RCN21转化水稻rcn21突变体可恢复其表型。

图6为本发明所述RCN21基因在水稻各组织中表达模式分析。

图7为本发明所述水稻rcn21突变体的分蘖芽变短。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。

下述实施例中所使用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、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1 rcn21突变体的获得与表型分析

本实施例提供rcn21突变体的获得与表型分析的过程。本发明通过EMS化学诱变粳稻品种圣稻808，得到一个小粒突变体rcn21（reduced culm number21）。株型分析表明，相比野生型圣稻808而言，突变体rcn21在成熟期的分蘖数目明显减少，只有3个分蘖，而野生型有15个分蘖，分蘖数较野生型变少73.3%，差异极为显著。（图1的A、C）株高明显变矮，野生型约为110 cm，突变体只有80 cm (图1的A、B)。我们比较了野生型和突变体的分蘖发生过程。在分蘖初期，野生型能正常地分蘖，而突变体虽然能够形成分蘖芽，但分蘖芽不能正常地伸长(图1的D、E)。在分蘖后期，野生型基部不伸长节间的分蘖已拔节并形成穗子，而突变体基部节间的分蘖芽仍处于抑制状态(图1的F)；虽然上部伸长节间的分蘖芽都处于休眠状态，但突变体rcn21的休眠芽更短小(图1的G)。

实施例2 水稻RCN21基因的获得

将rcn21突变体与分蘖正常的籼稻品种Dular杂交获得F₂分离群体，进行遗传分析与基因定位。对F₂代发生性状分离的株系分析表明，正常单株与突变单株均符合3:1的分离比例，由此表明该突变性状受一对隐性基因控制。

选取了30个寡分蘖单株，利用均匀分布于水稻12条染色体上的170个Indel标记，将候选基因定位于第10号染色体，与Indel标记R10-8与R10-9连锁，两个标记间的物理距离为2.89Mb（图2的A）。在随后的精细定位中，利用F₂代分离群体中142株寡分蘖单株，并新开发了6个Indel标记，所有Indel标记引物序列如表1所示。将目的基因锁定在标记R10-17.926与R10-17.996之间，两个标记间的物理距离大概70 kb (图2的B)。根据水稻基因组注释网站（rice genome annotation project）的预测，该区间有八个开放阅读框ORF（OpenReading Frame）(图2的C)。对这八个开放阅读框的基因组DNA进行测序，发现ORF7（LOC_Os10g33874）发生了单碱基突变，编码区的第1788位碱基由G突变到A，导致第596位氨基酸由甲硫氨酸变成了异亮氨酸(图2的D)。RCN21基因组DNA全长约5163 bp（如SEQ ID NO.3所示序列），包含六个外显子和五个内含子，编码区CDS全长2436 bp（如SEQ ID NO.2所示序列），编码一个811个氨基酸的PPR蛋白（如SEQ ID NO.1所示序列）。通过3’-RACE测序结果可知，该基因带有一个970 bp的3'-UTR长尾(图2的D)。

表1

实施例3 pCAMBIAl305.1：：RCN21载体转化水稻rcn21突变体

为了进行功能互补实验，分别构建了由自身启动子驱动的RCN21基因功能互补载体和水稻ACTIN1启动子驱动的过表达载体。MIS1基因功能互补载体由基因自身启动子驱动，选取翻译起始位点ATG前2489 bp作为基因的启动子，3’端包含TAA下游2915 bp，在5’引物引入EcoRI位点，在3’引物引入BstEII位点，以日本晴基因组DNA为模板，用高保真酶Phanta进行PCR扩增，所用扩增引物10g33874gDNAF和10g33874gDNAR（如表2）。采用同源重组的方法连入pCAMBIAl305.1载体中，组成由自身启动子驱动的回复载体（图3）。另外使用植物双元表达载体pCAMBIAl305.1-APGFP构建过量表达载体，以cDNA为模板进行PCR扩增，所用扩增引物如表2所示的。5’端都引入NcoI位点，3’端都引入SpeI位点，PCR产物长为2490bp，重组到pCAMBIA1305.1-APGFP 的NcoI和SpeI位点中去，由组成型高表达的水稻Actin1启动子驱动。构建好的载体如图4所示。

将构建好的互补载体与过表达载体用电击法转入农杆菌EHA105，水稻rcn21突变体结的种子诱导愈伤作为受体材料，用农杆菌介导的转化方法进行水稻的转化。由自身启动子驱动的功能互补载体获得了15个独立转化株系，其中9个恢复为野生型表型。而由ACTIN1启动子驱动的过表达载体获得了14个独立转化株系，其中8个恢复为野生型表型。对过表达转基因植株的分蘖数进行统计，结果表明过表达转基因植株的分蘖数目明显多于突变体，稍多于野生型，株高也与野生型吻合（图5）。这些结果表明，确实是由于RCN21基因的突变造成了rcn21突变体寡分蘖。实施例3中涉及的引物序列如表2所示。

表2

实施例4 水稻RCN21基因表达模式

为明确RCN21基因的组织表达模式，采用Real-time PCR的方法检测水稻各个组织包括根、茎、叶、叶鞘、花、种子、分蘖芽以及不同长度的幼穗该基因表达水平，结果显示RCN21基因在水稻的根、茎、叶片、穗子、叶鞘、节等几乎所有组织中都有表达，RCN21基因在叶片、叶鞘和整株幼苗表达量相对高一些，成熟根和茎相对低一些，其他组织表达量都比较一致。这和基因功能也是相一致，可能各个组织都表达影响了植株的能量供应，从而影响植株的高度和分蘖数目（图6）。实施例4中所用引物如表3所示。

表3

实施例5 rcn21突变体分蘖芽差异

水稻分蘖数目的减少，可能是水稻分蘖芽不能形成或者水稻分蘖芽不能伸长。为明确造成rcn21突变体分蘖数目受影响的原因，本发明对rcn21突变体和野生型圣稻808的水稻分蘖芽截面进行石蜡切片观察，与野生型相比，rcn21突变体能形成分蘖芽，但是分蘖芽的横截面长度明显变小（图7），其可能的原因是突变体rcn21的分蘖芽伸长受到抑制，而不能形成成熟的分蘖，导致分蘖数目显著降低。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

序列表

<110> 中国农业科学院作物科学研究所

<120> 水稻RCN21蛋白及其编码基因与应用

<130> KHP221114824.5YS

<160> 27

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 811

<212> PRT

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 1

Met Pro Phe Arg Pro Arg Leu Pro Leu Pro Leu Leu Leu Leu Leu Leu

1 5 10 15

Pro His Leu Arg Arg Arg Arg Ser Ser Pro Arg Pro Pro Val Pro Ala

20 25 30

Trp Arg Pro Leu Ser Tyr Tyr Pro Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Glu

35 40 45

Val Thr Glu Ser Glu Glu Asp Ala Ala Ala Val Gly Arg Asp Thr Arg

50 55 60

Ala Pro Pro Ser Ile Gly Gly Ile Ala Arg Gly Ala Pro Arg Val Gly

65 70 75 80

Cys Asn Gly Gly Gly Ala Ala Asp Asp Glu Glu Val Glu Arg Lys Ala

85 90 95

Arg Ala Val Ala Arg Ile Lys Leu Cys His Glu Leu Leu Arg Glu Arg

100 105 110

Arg Trp Arg Ala Met Arg Ala Ala Leu Ala Gln Leu Val Thr Glu Gln

115 120 125

Gly Ser Gly Ser Ala Ala Ala Leu Cys Asp Ile Leu Trp Asn Arg Phe

130 135 140

Arg Glu Cys Asp Ser Asn Gly Cys Val Trp Asp Ala Leu Ala Asn Ser

145 150 155 160

Tyr Ala Arg Ala Gln Met Val His Asp Ala Leu Tyr Val Leu Ser Lys

165 170 175

Met Ser Ser Leu Asn Met Gln Ile Ser Val Phe Thr Tyr Asp Ser Leu

180 185 190

Leu His Gly Leu Arg Met Thr Asp Val Ala Leu Glu Leu Phe Glu Glu

195 200 205

Met Glu Ser Cys Gly Val Ser Pro Ser Glu Tyr Ser His Ser Ile Ile

210 215 220

Ile Asn Gly Leu Cys Lys Gln Asp Lys Val Gly Glu Ala Leu Ser Phe

225 230 235 240

Leu Gln Glu Ala Arg Lys Glu Gly Lys Phe Lys Pro Leu Gly Met Thr

245 250 255

Phe Asn Ile Leu Met Ser Ala Leu Cys Asn Trp Gly Phe Val Gln Ser

260 265 270

Ala Lys Ser Phe Leu Cys Leu Met Leu Lys Tyr Gly Leu Val Pro Asp

275 280 285

Arg Tyr Thr Phe Ser Thr Leu Ile His Gly Leu Cys Lys Val Gly Ser

290 295 300

Met Glu Glu Ala Leu Asp Leu Phe Glu Arg Val Thr Lys Glu Gly Met

305 310 315 320

Glu Leu Glu Ile Val Thr Tyr Asn Ser Leu Ile Asn Gly Tyr Arg Leu

325 330 335

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

340 345 350

Gln Gly Val Glu Pro Asp Leu Val Thr Tyr Thr Ile Leu Ile Ala Gly

355 360 365

His Cys Glu Ser Gly Asp Val Glu Glu Gly Met Lys Val Arg Lys Asp

370 375 380

Val Leu Asp Gln Gly Leu Gln Leu Asn Ile Val Thr Tyr Ser Val Leu

385 390 395 400

Leu Asn Ala Leu Phe Lys Lys Gly Met Phe Cys Glu Ile Asp Asn Leu

405 410 415

Leu Gly Glu Ile Tyr Asn Ile Gly Leu Asp Met Asp Val Ile Ala Tyr

420 425 430

Ser Ile Leu Ile His Gly Tyr Cys Lys Leu Gly Glu Ile Glu Lys Ala

435 440 445

Leu Gln Val Cys Asn Ala Met Cys Ser Ser Gln Arg Val Met Pro Thr

450 455 460

Ser Leu Asn His Phe Ser Ile Leu Leu Gly Leu Cys Lys Lys Gly Leu

465 470 475 480

Leu Val Glu Ala Arg Trp Tyr Leu Glu Asn Val Ala Arg Lys Tyr Gln

485 490 495

Pro Thr Asp Val Val Phe Tyr Asn Val Val Ile Asp Gly Tyr Ala Lys

500 505 510

Leu Gly Asp Ile Val Asn Ala Val Arg Leu Tyr Asp Gln Ile Thr Val

515 520 525

Ala Gly Met His Pro Thr Ile Val Thr Cys Asn Ser Leu Leu Tyr Gly

530 535 540

Tyr Cys Lys Ile Gly Asp Leu Gln Leu Ala Glu Ser Tyr Phe Arg Ala

545 550 555 560

Ile Gln Leu Ser Gly Leu Leu Pro Thr Ala Val Thr Tyr Thr Thr Leu

565 570 575

Met Asp Ala Leu Ser Glu Ala Gly Glu Val Asn Thr Met Leu Ser Leu

580 585 590

Phe Asp Glu Met Val Ala Lys Arg Ile Lys Ala Asn Ala Val Thr Tyr

595 600 605

Ser Val Ile Val Lys Gly Leu Cys Lys Gln Leu Arg Phe Asp Glu Ala

610 615 620

Ile Asn Val Leu Lys Asp Met Asp Ser Lys Gly Ile Asn Ala Asp Pro

625 630 635 640

Ile Thr Tyr Asn Thr Leu Ile Gln Gly Phe Cys Glu Ser Glu Asn Val

645 650 655

Gln Met Ala Phe His Ile His Asp Ile Met Leu Cys Arg Gly Leu Val

660 665 670

Pro Thr Pro Val Thr Tyr Asn Leu Leu Ile Asn Val Leu Cys Leu Lys

675 680 685

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

690 695 700

Gly Ile Lys Leu Arg Lys Phe Ala Tyr Thr Thr Leu Ile Lys Ala Gln

705 710 715 720

Cys Ala Lys Gly Met Pro Ile Asn Ala Val Leu Leu Val Gly Lys Leu

725 730 735

Leu Asp Ala Gly Phe Glu Ala Ser Ile Glu Asp Phe Ser Ala Ala Ile

740 745 750

Asn Arg Leu Cys Lys Arg Gln Phe Ala Lys Glu Ala Phe Met Phe Val

755 760 765

Pro Ile Met Leu Ser Val Gly Ile Tyr Pro Asp Thr Gln Ile Tyr Cys

770 775 780

Val Leu Gly Arg Ala Leu Gln Lys Asn Ser Glu Leu Val Tyr Leu Pro

785 790 795 800

Ile Leu Asn Ala Leu Ala Val Lys Thr Gly Ile

805 810

<210> 2

<211> 2436

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 2

atgcccttcc gaccgcgcct cccgctcccc ctcctcctcc tcctcctgcc tcacctccgg 60

cgccgccgct cctccccccg cccgcccgtg cccgcgtgga gaccgctctc gtattatccc 120

tcggcggcgg ccgcggcggc ggaggtgacg gagtccgagg aggacgcggc ggctgttggc 180

agggacaccc gagcccctcc ctccatcggc gggattgcac ggggagcgcc tagggttggc 240

tgcaatggcg ggggggctgc cgatgacgag gaggtcgaga ggaaggcccg cgctgtcgcg 300

cggatcaagc tctgccatga gcttctgcgg gagaggaggt ggcgcgcgat gcgggcagcc 360

ttggcgcagc tggtgactga gcaaggatct gggtctgcag ctgctctctg tgacatctta 420

tggaacagat tcagagagtg tgattccaac ggttgtgtat gggatgctct agcgaacagt 480

tatgctagag ctcagatggt tcatgatgcc ctttacgttc ttagtaaaat gagcagccta 540

aacatgcaaa tctcggtgtt cacctatgac agtttattgc acggcttaag gatgacagac 600

gtggcattgg agctttttga agaaatggag tcttgtggtg tctctcccag tgaatattcg 660

catagtatta ttattaatgg cctctgtaag caagataagg ttggagaagc tttatctttc 720

cttcaggaag ctaggaagga gggaaagttt aaacccttgg gaatgacctt taacattctt 780

atgtctgcat tgtgtaattg ggggtttgtt cagtctgcaa aatcattttt atgcctgatg 840

ctgaaatatg gattagtccc tgacaggtat accttttcta cccttataca cggtctatgt 900

aaagtaggtt caatggagga agcattggat cttttcgaga gagtgacaaa agaaggaatg 960

gaacttgaga ttgtgaccta caatagcctt atcaatgggt accgattgct tggtttaaca 1020

aaagaaattc ctaaaatcat ccagatgatg agaggccaag gtgttgaacc tgatcttgtt 1080

acatatacta tacttattgc tggtcactgc gaaagtggtg atgttgaaga aggaatgaag 1140

gtaaggaagg atgtcctaga ccaaggtttg cagttgaata ttgtcacata tagtgtcctt 1200

ctcaatgctc tcttcaaaaa aggcatgttc tgcgaaattg acaacctact cggcgagatc 1260

tacaatattg gtttggatat ggatgttatc gcatattcca tccttatcca tgggtattgc 1320

aagctagggg aaattgaaaa ggctcttcaa gtatgtaatg caatgtgcag ttctcagagg 1380

gtaatgccaa catcactgaa ccatttttct attcttctag gactttgcaa gaaaggattg 1440

ttagttgaag caaggtggta tttggaaaat gtagctagaa aatatcagcc aactgatgta 1500

gtgttctata atgtcgttat tgatggttat gcaaaacttg gtgatattgt aaatgctgtt 1560

cgtttgtatg atcagatcac tgtagctggt atgcacccaa ccattgtcac atgcaattct 1620

cttctatatg ggtattgtaa aattggggat ctgcaacttg ccgagagcta ttttagggct 1680

attcagctaa gtggacttct accaacagca gtgacataca ctaccttgat ggatgcactc 1740

tctgaagctg gagaagttaa taccatgcta agtctttttg atgaaatggt tgcaaagagg 1800

atcaaggcaa atgcagtaac ttacagtgtc attgttaaag ggctttgtaa gcagctcaga 1860

tttgatgagg ctatcaatgt tctcaaagat atggatagca aaggtattaa tgctgacccg 1920

ataacttaca atacccttat acaaggtttc tgtgaatcag aaaacgttca gatggctttc 1980

cacatacatg acatcatgtt atgccgtggc cttgtgccga cacctgttac ttataacttg 2040

cttattaatg tgctgtgttt gaagggaaaa gttattcaag cagaaatact tttggagtcc 2100

ctcagagaaa atggcattaa gttgagaaaa tttgcgtaca caacacttat caaagctcag 2160

tgcgcaaaag gaatgcctat caatgctgtt ttgttagttg gtaagcttct agatgcagga 2220

tttgaagctt ctattgaaga tttcagtgca gcaatcaatc gactttgcaa aagacaattt 2280

gccaaagaag cctttatgtt tgtcccgatt atgctatctg ttggtattta cccagatact 2340

caaatatatt gtgtgctagg cagagctctg cagaaaaata gtgagcttgt ctatctaccc 2400

atattaaatg cacttgctgt taaaactggt atttaa 2436

<210> 3

<211> 5163

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 3

atgcccttcc gaccgcgcct cccgctcccc ctcctcctcc tcctcctgcc tcacctccgg 60

cgccgccgct cctccccccg cccgcccgtg cccgcgtgga gaccgctctc gtattatccc 120

tcggcggcgg ccgcggcggc ggaggtgacg gagtccgagg aggacgcggc ggctgttggc 180

agggacaccc gagcccctcc ctccatcggc gggattgcac ggggagcgcc tagggttggc 240

tgcaatggcg ggggggctgc cgatgacgag gaggtcgaga ggaaggcccg cgctgtcgcg 300

cggatcaagc tctgccatga gcttctgcgg gagaggaggt ggcgcgcgat gcgggcagcc 360

ttggcgcagc tggtgactga gcaaggtgag catgctatga attttcccca ttctgattat 420

caactctact catgtggtat ctgaataact atggtgattg gtgtgaggag gcgtaggaat 480

ggcatcggta gttttgaact tctgatcgat atgaatgtgt gacacaggat atattgtttt 540

tccagaggca ttatcaattg atcattacca tataaaaaac agtaagaaaa gggtcgaaag 600

caatgcatac atagttgtat ttggtgtagt attattactg taattcgttt tttactagaa 660

ggtctctgca agtatgacaa actagtaaca taaaaattgt tcgcgtttaa tcttattgcg 720

cttcctgctg taggatctgg gtctgcagct gctctctgtg acatcttatg gaacagattc 780

agagagtgtg attccaacgg ttgtgtatgg gatgctctag cgaacagtta tgctagagct 840

cagatggttc atgatgccct ttacgttctt agtaaaatga gcagcctaaa catgcaaatc 900

tcggtgttca cctatgacag tttattgcac ggcttaagga tgacagacgt ggcattggag 960

ctttttgaag aaatggagtc ttgtggtgtc tctcccagtg aatattcgca tagtattatt 1020

attaatggcc tctgtaagca agataaggtt ggagaagctt tatctttcct tcaggaagct 1080

aggaaggagg gaaagtttaa acccttggga atgaccttta acattcttat gtctgcattg 1140

tgtaattggg ggtttgttca gtctgcaaaa tcatttttat gcctgatgct gaaatatgga 1200

ttagtccctg acaggtatac cttttctacc cttatacacg gtctatgtaa agtaggttca 1260

atggaggaag cattggatct tttcgagaga gtgacaaaag aaggaatgga acttgagatt 1320

gtgacctaca atagccttat caatgggtac cgattgcttg gtttaacaaa agaaattcct 1380

aaaatcatcc agatgatgag aggccaaggt gttgaacctg atcttgttac atatactata 1440

cttattgctg gtcactgcga aagtggtgat gttgaagaag gaatgaaggt aaggaaggat 1500

gtcctagacc aaggtttgca gttgaatatt gtcacatata gtgtccttct caatgctctc 1560

ttcaaaaaag gcatgttctg cgaaattgac aacctactcg gcgagatcta caatattggt 1620

ttggatatgg atgttatcgc atattccatc cttatccatg ggtattgcaa gctaggggaa 1680

attgaaaagg ctcttcaagt atgtaatgca atgtgcagtt ctcagagggt aatgccaaca 1740

tcactgaacc atttttctat tcttctagga ctttgcaaga aaggattgtt agttgaagca 1800

aggtggtatt tggaaaatgt agctagaaaa tatcagccaa ctgatgtagt gttctataat 1860

gtcgttattg atggttatgc aaaacttggt gatattgtaa atgctgttcg tttgtatgat 1920

cagatcactg tagctggtat gcacccaacc attgtcacat gcaattctct tctatatggg 1980

tattgtaaaa ttggggatct gcaacttgcc gagagctatt ttagggctat tcagctaagt 2040

ggacttctac caacagcagt gacatacact accttgatgg atgcactctc tgaagctgga 2100

gaagttaata ccatgctaag tctttttgat gaaatggttg caaagaggat caaggcaaat 2160

gcagtaactt acagtgtcat tgttaaaggg ctttgtaagc agctcagatt tgatgaggct 2220

atcaatgttc tcaaagatat ggatagcaaa ggtattaatg ctgacccgat aacttacaat 2280

acccttatac aaggtttctg tgaatcagaa aacgttcaga tggctttcca catacatgac 2340

atcatgttat gccgtggcct tgtgccgaca cctgttactt ataacttgct tattaatgtg 2400

ctgtgtttga agggaaaagt tattcaagca gaaatacttt tggagtccct cagagaaaat 2460

ggcattaagt tgagaaaatt tgcgtacaca acacttatca aagctcagtg cgcaaaagga 2520

atgcctatca atgctgtttt gttagttggt aagcttctag atgcaggatt tgaagcttct 2580

attgaagatt tcagtgcagc aatcaatcga ctttgcaaaa gacaatttgc caaagaagcc 2640

tttatgtttg tcccgattat gctatctgtt ggtatttacc cagatactca aatatattgt 2700

gtgctaggca gagctctgca gaaaaatagt gagcttgtct atctacccat attaaatgca 2760

cttgctgtta aaactggtat ttaatacctt gagcatgtga gtgcgactgt gttatcactt 2820

ttacttatag tgtacattac attgaataac taattcatac tttacctttt ggttgatgtt 2880

tggtgttgta caggttttat aggcactatg cccttgactc cttgtgtctc gataatcgac 2940

aattgaggac aatattggcc cagggaatca caggatccat atgttgtgcc aaagagtaag 3000

attaaatcaa ctcttttata ttaaatcact ttataagaat atctgaatca agaattttaa 3060

gagctcaaga ctatatttaa aattctgttt ctcctctttt ggcagtgccc ggactgagcg 3120

catgtcattt ggtgatcttt ttagctgaat ctgcaatggt gaatatttct taggtaactg 3180

gagtctgacc attcagtcat tgtagtgttt tgtttaaaag ataaccatgt agttgttata 3240

tcttttgaat tttgctaagt tttgttggtt tctccactat tggaacttgg ttgttgcgtt 3300

tttcatccct gtttgcatgc ttatatcaat atatttaaag tacatgttta ggaggatatt 3360

taaaatatcc aaagcaggtg ggccctggat acagacaagt acttatttgc tcttgcccaa 3420

tcaacaaaac atatgtgtga aatggcttgt tttgttcaaa gcacttaatg tggcttggtc 3480

attctttaaa ccataaatca tggaatttgt gcaaccgtga agccgtgcac tcactgtttt 3540

ggagatccaa gaatactatt ttgcttactc taggtgtatg tcaaatagat ttgttcttgt 3600

ttcatctgag tttcatgatt gttgcttggt aggattgcta caatttcttg gtgatgaaga 3660

cttgttttat aaataccatc aacattacta tacaaaagct cagttggttc attgtctata 3720

tctaaactca caactcaata tctaagatcc tgtcatatct tgtcataaat aagctccata 3780

ttcttgtttg gctattataa tgtgtacaga caacaaaatt tcatttatgt gttcttgcaa 3840

tcaaaagaat gatgaaataa tgctaggtgt gtcactttgt gtcttgtcat tttattctca 3900

ctcagagtcg aatatatgtc cactatggca ctgtcagtaa gcagagttta ggagtcctgt 3960

catgctttct gaagaatgct ttgttctctc attcttagat ccatcaatga ggcagatagg 4020

cagatggcat taaggtgagc catcaccatc agccatccgt ggctcgtcgg tggatggagc 4080

aacaaagcaa tcaagaaagt aacatgaatg tcattagtag ttgcagagag gccatgtaac 4140

caaaattaag tgtcactcgg tgctgactgg aggtacggat tcgttaactg tttcaatcta 4200

tcgtgtgctg gtataacatt gagaaaatga cttgcccatg gtacaggtca tggaatgtga 4260

aattccaacg tatcaacaga gatgccaccc caattgaact tcatccatgt aacgacgaat 4320

ttttggtcat tgaagggtca ctgtgtgggc atcactgaaa accaagttga tcagagggga 4380

tccatgaagc atgaaaacct cctacttgtc ggatggaaga ggacaaggat gaggctagcc 4440

atcccactct cctactgaag agcatcttgt caggtggccc ccaggatctc tagtctaagc 4500

cccaaagatc tcttctacca agctagcatc tcctgagatc tctgttagta tctgttgtat 4560

gaccgaaagc cacaacttca gggcttggtg gaatggtaga tgaccaccct tgttctgttg 4620

ttttttgtcc ttcatgtgct ttagtcattg tccatcctgg gattccagcg tttccctctt 4680

tatgtagttt gtctaacatg catttcacag ttacacgttt gtaatcagat catgaatatt 4740

tagtcagaaa caatagcact ttgtattaag atgtacagca ttcatgatgt agccaactgc 4800

atgtatatat ccaggtgaat agacaacaga tcaggtttgc cgtcaatcct taagagagat 4860

gacactgtgt ctttacttga gaacattgta aacctggtca ccacttttgt gattctttag 4920

ctgagtgaat tgatgtcact tacagtctgc accccaactt atttttttct ttcaggaaca 4980

gggaagaccc aggatttgga agctagatgg agtataaagt gtgtgcattc atggcatggc 5040

gccaaaatgt gaagctgatg cccaacaagc tcaaggacga cgtgctagag gacaatcgga 5100

taaagcctcc actgttgatg atctgcggca agagggatag tgacacttga ccatggtaaa 5160

aaa 5163

<210> 4

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 4

acacatcagg caatgcgtgt 20

<210> 5

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 5

agcaaacatc acctggagtc 20

<210> 6

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 6

cgaggcttgg tgatcatgct c 21

<210> 7

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 7

cttgggtaag ggatcacttc c 21

<210> 8

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 8

aagcaacctc ggcaatatag g 21

<210> 9

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 9

cacctcctta cctagacgtt g 21

<210> 10

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 10

tgctatgact gcaactttag c 21

<210> 11

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 11

ctattgcata ctattcgtga ac 22

<210> 12

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 12

aggatggttc taggaaaagg c 21

<210> 13

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 13

actctagtcc tacaaagtac c 21

<210> 14

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 14

gtcatttccg atcgtacttt g 21

<210> 15

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 15

ggactccaag acgtaatgtg t 21

<210> 16

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 16

ctgagaaatt aatgcgcgga g 21

<210> 17

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 17

ccgttggttg gtaatcaatt tg 22

<210> 18

<211> 24

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 18

gaatctggac atgcatctgt atag 24

<210> 19

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 19

ttaactatcc acgagacagc g 21

<210> 20

<211> 37

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 20

acatgattac gaattcacaa accttacatc ccgtacg 37

<210> 21

<211> 38

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 21

aattcgagct ggtcaccgta tatccaatgt gacacgtc 38

<210> 22

<211> 39

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 22

cgaacgatag ccatggccct tcctcggatg cccttccga 39

<210> 23

<211> 40

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 23

tgctcaccat actagtaata ccagttttaa cagcaagtgc 40

<210> 24

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 24

aaccagctga ggcccaaga 19

<210> 25

<211> 24

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 25

acgattgatt taaccagtcc atga 24

<210> 26

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 26

atgggatgct ctagcgaaca gt 22

<210> 27

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 27

caatgccacg tctgtcatcc tt 22

Claims (5)

1.水稻RCN21蛋白、或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在增加水稻分蘖数量中的应用；所述水稻RCN21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

2.水稻RCN21蛋白、或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在培育高分蘖水稻中的应用；所述水稻RCN21蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

3.根据权利要求1-2任一项所述的应用，其特征在于，所述编码基因为SEQ ID NO.2所示的DNA分子。

4.水稻RCN21基因突变体，其特征在于，TIGR网站编号为LOC_Os10g33874的基因序列发生单碱基突变，编码区的第1788位碱基由G突变到A，导致第596位氨基酸由甲硫氨酸变成了异亮氨酸。

5.含有权利要求4所述水稻RCN21基因突变体的生物材料，所述生物材料为载体、不能繁殖为动植物品种的宿主细胞、不能繁殖为植物品种的转化植物细胞。

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