CN117305264A - 水稻籽粒大小调控相关蛋白OsSMG3及其编码基因与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种与水稻籽粒大小调控相关的蛋白OsSMG3及其编码基因与应用。本发明所提供的蛋白是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列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，且与植物种子大小调控相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明的OsSMG3基因在水稻中能够控制籽粒大小重要产量性状，即该基因的纯合突变导致水稻种子粒长减小，粒宽减小，千粒重降低。本发明为植物特别是水稻的产量性状研究提供了新的基因资源，选择具有SMG3优良等位基因型的水稻材料用于水稻的遗传改良，将在水稻育种领域的应用中发挥重要作用。

Description

水稻籽粒大小调控相关蛋白OsSMG3及其编码基因与应用
技术领域
本发明属于植物基因工程和遗传育种领域，涉及一种与水稻籽粒大小调控相关的基因及其编码与应用。
背景技术
在植物界中，能形成种子的植物约占植物总数的三分之二以上，作为重要的繁殖器官，种子同时也为人们提供食物来源，水稻就是其中的重要代表。
水稻是重要的粮食作物之一，是世界一半以上人口的主食，也是一个重要的功能基因研究的模式植物。随着耕地面积的减少和人口的快速增长，提高水稻产量对保证我国粮食安全具有十分重要的意义。当前水稻的增产依然依赖于有限的水稻种质资源，传统的杂交育种优势正在逐渐减弱，而水稻转基因技术有可能发掘水稻进一步增产的潜力。
水稻产量是由有效分蘖数、穗粒数以及籽粒大小所决定。水稻粒型包括籽粒的长度、宽度和厚度。通过增加水稻籽粒的长度和宽度可以有效的提高水稻产量。水稻中已经发现了一些与籽粒大小相关的基因，例如：GS3，GW2，GW5，GS5，GW8等。所以，研究水稻如何调控籽粒大小的机制已经成为提高作物产量的重要策略之一。
OsSMG3是一个定位于内质网的泛素结合酶(E2)，属于介导蛋白质泛素化修饰的三类关键酶中的一类，OsSMG3在真核生物界广泛存在且保守性较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种与水稻籽粒大小调控相关的蛋白及其编码基因与应用。
本发明所提供的蛋白质，名称为OsSMG3，来源于水稻属的水稻(Oryza sativaL.)，是如下(a)或(b)：
(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
(b)将序列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，且与水稻籽粒大小调控相关的由序列1衍生的蛋白质。
为了便于上述(a)中所示蛋白质的纯化，可在由序列表中序列1的氨基酸残基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(b)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的蛋白质的编码基因可通过将序列表中序列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。
编码所述蛋白质的核酸分子也属于本发明的保护范围。
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、hnRNA或tRNA等。
在本发明的一个实施例中，所述核酸分子具体为编码所述蛋白质的基因(命名为OsSMG3)，所述基因具体可为如下1)-4)中任一的DNA分子：
所述基因为如下1)-4)中任一的DNA分子：
1)序列表中序列2所示的DNA分子；
2)序列表中序列3所示的DNA分子；
3)序列表中序列4所示的DNA分子；
4)在严格条件下与1)-3)中任一限定的DNA分子杂交且编码与水稻籽粒大小调控相关的由序列1衍生的蛋白质的DNA分子；
5)与1)-4)中任一限定的DNA序列具有90％以上同一性，且编码与水稻籽粒大小调控相关的由序列1衍生的蛋白质的DNA分子。
其中，序列2为OsSMG3基因的cDNA序列，序列3为OsSMG3基因在水稻基因组中的序列，序列4包含OsSMG3基因上游2110-bp的启动子序列，2461bp的编码序列以及1100-bp终止子序列。
含有上述核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组微生物也属于本发明的保护范围。所述重组载体可为重组表达载体，也可为重组克隆载体。
所述重组表达载体可用现有的植物表达载体构建。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pGreen0029、pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、pBI121、pBin19、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表达载体。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。使用所述基因构建重组表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，例如花椰菜花叶病毒CaMV35S启动子、泛素基因Ubiquitin启动子(pUbi)、胁迫诱导型启动子rd29A等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本发明的基因构建重组表达载体时，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，可对所用重组表达载体进行加工，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、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。也可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。
在本发明中，所述重组表达载体为将OsSMG3基因插入到pMDC99载体的多克隆位点(如Sac I和Hind III)处后得到的重组质粒。更加具体的，为将pMDC99载体的酶切位点SacI和Hind III之间的小片段替换为序列表中序列4的所示DNA片段后得到的重组质粒(命名为pMDC99-OsSMG3)。
所述表达盒由能够启动所述基因表达的启动子，所述基因，以及转录终止序列组成。
所述转基因细胞系为转入所述基因的非繁殖材料。
所述蛋白质或所述核酸分子或所述重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组微生物在如下任一中的应用也属于本发明的保护范围：
(a)植物育种和/或制种；
(b)植物籽粒大小调控。
本发明还提供了培育转基因植物的方法。
本发明所提供培育转基因植物的方法，可为如下A或B：
A.培育籽粒大小增加的转基因植物的方法，包括如下步骤：
(a1)向基因型为smg3/smg3受体植物中导入SMG3蛋白的编码基因，得到表达所述编码基因的转基因植物；所述受体植物的籽粒大小是由于所述受体植物表达有功能的所述SMG3蛋白的能力丧失或降低引起的；
(a2)从步骤(a1)所得转基因植物中得到籽粒大小增加的转基因植物；所述编码基因可通过重组表达载体pMDC99-OsSMG3导入所述受体植物；
B.培育籽粒大小降低的转基因植物的方法，包括如下步骤：
(b1)抑制基因型为SMG3/SMG3受体植物中SMG3蛋白的表达，得到转基因植物；
(b2)从步骤(b1)所得转基因植物中得到籽粒大小降低的转基因植物，所得转基因植物的籽粒大小降低是由于所述受体植物所述SMG3蛋白功能丧失引起的。
在所述方法步骤(b1)中，是通过如下实现抑制所述受体植物中所述编码基因的表达的：采用CRISPR/Cas9核酸酶对所述受体植物中编码SMG3蛋白的基因组DNA序列进行特异性剪切，使所述受体植物丧失表达有功能的SMG3蛋白的能力。
其中，所述CRISPR/Cas9核酸酶对所述受体植物中编码SMG3蛋白的基因组DNA序列进行特异性剪切时的靶标片段为所述受体植物中编码SMG3蛋白的基因组DNA序列中符合5’-NX-NGG-3’或5’-CCN-NX-3’序列排列规则的片段；N表示A、G、C和T中的任一种，14≤X≤30，且X为整数(如X为20)，NX表示X个连续的脱氧核糖核苷酸。更加具体的，所述靶标片段为所述受体植物中编码SMG3蛋白的基因组DNA序列中的“5’-CCGGACTTCATGGCCATGCCCCT-3’(即序列2的第88-110位)”
在本发明中，所述植物既可为单子叶植物，也可为双子叶植物。其中，所述单子叶植物如禾本科植物，具体如水稻。
在本发明的实施例中，培育籽粒大小增加的转基因植物时采用的所述受体植物具体为水稻突变体smg3，培育籽粒大小降低的转基因植物时采用的所述受体植物具体为水稻野生型材料ZH11。
利用水稻小粒突变体smg3与其背景野生型材料KYJ杂交的F2群体，结合MutMap混池测序的策略，将控制这一突变性状的基因定位到水稻三号染色体上，共包括9个候选SNPs。其中3个SNP发生在基因编码区，包括一个位于基因内含子区域和两个位于外显子区域的SNP。进一步的分析发现，位于基因号为LOC_Os03g19500上的SNP与突变表型共分离，该SNP引起外显子上的一个鸟嘌呤(G)突变为腺嘌呤(A)，从而导致其编码的蛋白上第69位氨基酸由甘氨酸(G)突变为精氨酸(R)。用转基因技术将所述基因在上述小粒突变体中互补表达，可以恢复突变体的种子表型；用转基因技术将水稻品种ZH11中所述基因敲除，可以得到种子变小的表型。因此LOC_Os03g19500基因即是控制水稻种子大小重要产量性状的目的基因，命名为SMG3。
本发明的SMG3基因在水稻中能够控制籽粒大小，即该基因的纯合突变或缺失能够使水稻种子显著变小，在该基因突变或缺失的材料中正常表达SMG3基因能够恢复种子表型。
本发明为水稻粒长、粒宽、千粒重等籽粒大小重要产量性状的研究和应用提供了新的基因资源。
附图说明
图1为水稻突变体smg3与野生型(KYJ)的种子表型对比图。其中(A)为野生型与突变体smg3的种子对比图，B为野生型与突变体smg3的糙米对比图，C-E分别为野生型与突变体smg3种子的粒长(C)、粒宽(D)和千粒重(E)的测量结果统计图。
图2为MutMap法定位smg3突变表型候选基因的分析结果图。其中，CHR表示染色体编号，POS表示在染色体中的物理位置，REF为KYJ野生型对照中的核苷酸类型，ALT为F2代混池DNA中的核苷酸类型。
图3为T0代转OsSMG3的转基因阳性植株的PCR鉴定图谱。
图4为转基因功能验证图(基因互补)。其中(A)从左到右依次为野生型KYJ、突变体smg3、互补株系#1和互补株系#2的成熟种子图。(B-D)分别为野生型、突变体以及三个互补株系种子的粒长，粒宽和千粒重的测量结果统计图。
图5为转基因功能验证图(基因敲除)。其中(A)从左到右依次为野生型ZH11、敲除株系smg3-ko1、敲除株系smg3-ko2的成熟种子图。(B)显示两个敲除突变体纯和突变发生的位置。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。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。以下实施例中的定量试验，均设置三次以上重复实验，结果取平均值。
所述野生型水稻品种ZH11、KYJ、突变体smg3为本实验室收集和保存。其中ZH11和KYJ的基因型为SMG3/SMG3，突变体smg3的基因型为smg3/smg3。
水稻基因组测序信息参考国家水稻中心数据库，该数据库链接如下：http：// www.ricedata.cn/。
实施例1、水稻籽粒大小调控相关的基因OsSMG3的克隆
一、遗传定位群体的构建
水稻smg3突变体是以野生型材料KYJ为背景，经过化学诱变产生的。以突变体smg3为母本，KYJ为父本，组配F1(SMG3/smg3)，F1植株自交结种，产生F2分离群体。分离群体中，大种子植株与小种子植株的比例符合3∶1，证明该性状由显性单基因控制，并将F2分离群体做为遗传定位群体。
二、OsSMG3基因的定位
利用MutMap混池测序结合表型关联分析的方法对控制该性状的基因进行定位分析。具体的，在F2分离群体中，选取具有小种子表型的植株50株(图1)，各剪取等量叶片进行混合，构建小种子突变体表型混池，用康为世纪公司的新型植物基因组DNA提取试剂盒提取水稻基因组DNA，制备小种子突变体表型植株DNA混池，将提取的混池基因组DNA送交北京贝瑞和康生物技术有限公司进行全基因组重测序。测序结果以大种子野生型材料KYJ的重测序序列作为对照，通过MutMap技术，对可能导致小种子突变表型的突变位点进行定位。具体分析结果如图2，共有9各候选SNP(SNP1-SNP9)(图2)。
三、OsSMG3基因的克隆
参考水稻基因组测序信息，9个候选SNP位点中，SNP2、SNP5和SNP8是位于基因编码区的碱基突变，更确切地，SNP5位于LOC_Os03g22634基因的内含子区，SNP8位于一个编码转座子的基因LOC_Os03g30710的外显子区，而SNP2位于一个编码泛素结合酶的基因LOC_Os03g19500的外显子区域(图2)。综上我们将候选基因初步锁定为LOC_Os03g19500。
以水稻野生型材料KYJ的cDNA为模板，采用引物对F1/R1进行PCR扩增，所得PCR产物的序列为序列表中序列2，序列2即为OsSMG3基因的cDNA序列。以水稻野生型材料KYJ的基因组DNA为模板，通过引物对F2/R2扩增得到序列3，序列3即为OsSMG3基因在水稻基因组中的编码序列。以水稻野生型材料KYJ的基因组DNA为模板，通过引物对F3/R3扩增得到序列4，序列4包含OsSMG3基因上游2110-bp的启动子序列，2461-bp的编码序列以及1100-bp终止子序列。
F1：5′-ATGGAGGCCACGGCGAAGTAC-3′；
R1：5′-CTAAAACTTGCCCTCAATGTAAC-3′。
F2：5′-TTCCTCCCCTCTCCCGATTCC-3′；
R2：5′-TGCCCGTCAAGAACAAACGGATC-3′。
F3：5′-TTCAATGCGATGCCATAGAAG-3′；
R3：5′-TAATATGATGAAATGGAGTGAC-3′。
实施例2、水稻籽粒大小调控相关的基因OsSMG3的功能验证(功能互补)
一、OsSMG3基因自身启动子驱动的表达载体的构建
设计针对OsSMG3基因的gDNA序列的特异引物。具体序列为：
P1-F：5′-atgattacgaattcgagctc TTCAATGCGATGCCATAGAAG-3′；
P1-R：5′-ggccagtgccaagctt TAATATGATGAAATGGAGTGAC-3′。
其中，小写字母所示为与载体连接所需要的同源重组臂，P1-F的大写字母为序列4所示的前21个碱基，P1-R的大写字母为序列2所示的后22个碱基的反向互补序列。以水稻野生型材料KYJ的基因组DNA为模板，采用引物对P1-F/P1-R进行PCR扩增，扩增获得的PCR产物经1.0％琼脂糖凝胶电泳检测然后回收测序。将序列4与经过Sac I和Hind III酶切回收后的pMDC99载体连接，经酶切和测序鉴定，构建成为基因自身启动子驱动的pMDC99-OsSMG3表达载体。
重组pMDC99-OsSMG3表达载体的结构描述：将pMDC99载体的酶切位点Sac I和HindIII之间的小片段替换为序列表中序列4所示DNA片段后得到的重组质粒。
二、水稻遗传转化实验(功能互补)
用GV3101-OsSMG3转化水稻小粒突变体smg3，以获得转入OsSMG3基因植株。具体操作如下：
2.1.水稻成熟胚愈伤组织的诱导培养：去壳的水稻成熟种子先用70％乙醇浸泡1-2min，然后用30％次氯酸钠浸泡30min，进行表面灭菌，无菌水冲洗3-4次，再将种子放在无菌滤纸上吸干水分后，放在成熟胚愈伤诱导培养基上，26℃暗培养。约10-15天后，剥下成熟胚盾片长出的愈伤组织，转入成熟胚继代培养基上，在相同条件下继代培养。以后每两周继代培养一次。挑选继代培养5-7天、色泽淡黄的愈伤组织共培养。
2.2.农杆菌的培养
将GV3101-OsSMG3在含有50mg/L壮观霉素的LB平板上划线，28℃黑暗培养3天，
用金属匙收集农杆菌菌体，将其悬浮于共培养CM液体培养基中，调整菌体浓度至OD600为0.3-0.5，加入乙酰丁香酮，使乙酰丁香酮终浓度为100mM，即为共培养转化水稻用的农杆菌悬浮液。
2.3.水稻愈伤组织与农杆菌的共培养
挑选状态较好(继代培养5-7天、色泽淡黄)的愈伤组织放入100ml无菌三角瓶中，加入适量农杆菌悬浮液(保证有足够的菌液与材料接触即可)，室温放置20min，并不时晃动。倒掉菌液，将愈伤组织放在无菌滤纸上吸去多余菌液，随即转移到铺有一层无菌滤纸的固体共培养基上，26℃黑暗培养2-3天。
2.4.抗性愈伤组织的筛选
将共培养后的愈伤组织放在含有50mg/l潮霉素的筛选培养基上，26℃暗培养14天，转到新鲜配制的筛选培养基上继续筛选14天。大部分愈伤组织在筛选后10天左右褐化，然后在褐化组织的边缘重新生长出乳白色的抗性愈伤组织。
2.5.抗性愈伤组织的分化从经两轮筛选后长出的抗性愈伤组织中，挑选乳黄色致密的抗性愈伤组织转至含有50mg/L潮霉素的分化培养基上，先暗培养3天，然后转至15h/d光照条件下培养，一般经过15-25天左右，有绿点出现30-40天后进一步分化出小苗。
3.6.生根、壮苗和移栽
当抗性愈伤组织分化的芽长至约2cm时，将小苗移到生根培养基上，培养两周左右。选择高约10cm、根系发达的小苗，洗去培养基，移栽至田间。得到35株T0代转OsSMG3基因的植株。
其中，所用的培养基配方如下：
诱导培养基：N6大量元素+MS-Fe盐+B5微量元素+B5有机+2，4-D 2.5mg/L，proline500mg/l，glutamine 500mg/l，CH 300mg/l，麦芽糖/蔗糖30g/l，Gelrite 2.6mg/l，pH 5.8。
继代培养基：同诱导培养基，但是2，4-D改为2.0mg/L。
共培养(固体)培养基：N6大量元素，MS-Fe盐，B5微量元素，B5有机，2，4-D 2.0mg/L，CH 500mg/l，肌醇2000mg/L，AS100μM，麦芽糖/蔗糖30g/l，Gelrite 2.6mg/l，pH 5.5。(液体选择培养基无Gelrite)。
筛选培养基：N6大量元素，MS-Fe盐+B5微量元素，B5有机，2，4-D 2.0mg/L，proline500mg/l，glutamine 500mg/l，CH 300mg/l，麦芽糖/蔗糖30g/l，Gelrite 2.6mg/l，cef250mg/l，Hyg 50mg/l，pH 5.8。
分化培养基：N6大量元素，MS-Fe盐，B5微量元素，B5有机，NAA0.1mg/L，KT 4mg/L，proline 500mg/l，glutamine 500mg/l，CH 300mg/l，麦芽糖/蔗糖30g/l，Gelrite 2.6mg/l，cef.250mg/l，Hyg 50mg/l，pH 5.8。
生根培养基：1/2N6大量元素，MS-Fe盐，B5微量元素，蔗糖30g/l，Agar 0.8％，pH5.8。
3.7.转OsSMG3基因植株的鉴定
将步骤3.6得到的35株T0代转OsSMG3基因的植株通过PCR来进一步鉴定。以新鲜的转基因植株叶片的基因组DNA为模板，用潮霉素引物对HYG-F/HYG-R进行PCR扩增。转基因植株可以扩增出324bp条带。
HYG-F：GTCCATCACAGTTTGCCAGT
HYG-R：AGATCGTTATGTTTATCGGCACT
部分检测结果如图1所示。T0代转OsSMG3基因的植株均可以扩增出大小为500bp的条带，作为转基因受体的水稻smg3突变体因为没有载体pMDC99的序列，不能扩增出条带。图3中，泳道3-10为T0代转OsSMG3基因植株，泳道1为质粒pMDC43-OsSMG3，泳道2为作为转基因受体的水稻smg3突变体。
三、转基因后代的功能验证
将实施例2步骤二中得到的T0代转基因植株和作为转基因受体的水稻突变体smg3以及突变体背景野生型材料KYJ种在田间自然条件下生长，成熟后收取籽粒，使用ScanMarker i560扫描仪对种子进行扫描后，通过SC-G软件测量种子的粒长和粒宽，每种材料的种子测量至少40粒。使用分析天平(Mettler，AL104)称量每种材料100粒种子的重量，换算成千粒重。转基因植物及其转基因受体材料smg3突变体的种子代表照片以及统计结果如图4所示。结果表明，向smg3突变体中转入可正常表达的SMG3基因可以恢复smg3纯合突变的种子变小表型。
实施例3、水稻籽粒大小调控相关的基因OsSMG3的功能验证(基因敲除)
一、SMG3基因敲除载体的构建
本发明的发明人设计实验将水稻野生型材料ZH11的SMG3基因进行编辑。具体是采用CRISPR-Cas9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeatsassociated 9)基因编辑系统，对水稻受体植株ZH11中SMG3基因的基因组序列进行定点编辑。CRISPR-Cas9技术可针对基因组上特定位点DNA进行切割，利用生物体对DNA链的修复无法每次都保证100％正确的特点，重新连接的DNA链在序列上与未被切割前会产生差异，从而使得基因序列发生变化，其编码的蛋白质也随之变化。
具体到本实验中，根据CRISPR-Cas9系统的特点，选取SMG3基因的第一外显子上特定序列作为sgRNA(single guide RNA)靶点序列5’-CCGGACTTCATGGCCATGCCCCT-3’，(即序列2的第88-110位)，并将其连入到pC1300-Cas9载体，构建成为SMG3基因敲除载体pC1300-Cas9-SMG3，采用农杆菌介导的方法转化水稻受体植物ZH11。遗传转化实验具体步骤同实施例2。
二、敲除转基因后代的功能验证
将基因敲除转基因后代群体中的单株提取基因组DNA，并以此为模板，采用引物对P2-F1/P2-R1进行PCR扩增，将产物测序，在T2代中筛选编辑位点为纯合突变的植株。测量统计纯和突变体的种子表型，若出现突变体smg3的表型，即水稻籽粒粒长减小，粒宽减小千粒重降低等表型，则该基因为目的基因。
P2-F1：ATGGAGGCCACGGCGAAGTAC
P2-R1：GAATCTCAAATCTTCCACTTGG
分析测序结果，发现与其野生型ZH11相比，转基因植株在SMG3基因的第一个外显子上产生单碱基插入(smg3-ko1)以及13个碱基的缺失(smg3-ko2)，均导致氨基酸移码和翻译的提前终止。观察T2代纯合突变株系ko1、ko2的种子表型，与受体植物ZH11比较，纯合敲除突变株表现出粒长减小，粒宽减小，千粒重降低的表型，与突变体smg3具有相似的表型(图5)。
综合以上各实施例的研究结果，可见：通过MutMap基因定位及克隆和转基因功能验证，本发明克隆的OsSMG3基因是与水稻籽粒大小调控相关的基因，即该基因的纯合突变导致水稻种子变小，千粒重降低。本发明为植物特别是水稻的产量性状研究提供了新的基因资源，选择具有SMG3优良等位基因型的水稻材料用于水稻的遗传改良，将在水稻育种领域的应用中发挥重要作用。

Claims (10)

1.蛋白质，是如下(a)或(b)：
(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
(b)将序列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，且与植物杂交不亲和相关的由序列1衍生的蛋白质。
2.编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子。
3.根据权利要求2所述的核酸分子，其特征在于：所述核酸分子为编码权利要求1所述蛋白质的基因，所述基因为如下1)-4)中任一的DNA分子：
1)序列表中序列2所示的DNA分子；
2)序列表中序列3所示的DNA分子；
3)在严格条件下与1)-2)中任一限定的DNA分子杂交且编码与植物种子大小调控相关的由序列1衍生的蛋白质的DNA分子；
4)与1)-3)中任一限定的DNA序列具有90％以上同一性，且编码与植物种子大小调控相关的由序列1衍生的蛋白质的DNA分子。
4.含有权利要求2或3所述核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组微生物。
5.根据权利要求4所述的重组载体，其特征在于：所述重组载体为重组表达载体或重组克隆载体。
6.权利要求1所述蛋白质或权利要求2或3所述核酸分子或权利要求4或5所述的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组微生物在如下任一中的应用：
(a)植物育种和/或制种；
(b)调控植物种子大小。
7.培育转基因植物的方法，为如下：
本发明所提供培育转基因植物的方法，可为如下A或B：
A.培育籽粒长度增加的转基因植物的方法，包括如下步骤：
(a1)向基因型为smg3/smg3受体植物中导入SMG3蛋白的编码基因，得到表达所述编码基因的转基因植物；所述受体植物的籽粒大小是由于所述受体植物表达有功能的所述SMG3蛋白的能力丧失或降低引起的；
(a2)从步骤(a1)所得转基因植物中得到籽粒大小增加的转基因植物；所述编码基因可通过以上重组表达载体导入所述受体植物；
B.培育籽粒大小降低的转基因植物的方法，包括如下步骤：
(b1)抑制基因型为SMG3/SMG3受体植物中SMG3蛋白的表达，得到转基因植物；
(b2)从步骤(b1)所得转基因植物中得到籽粒大小降低的转基因植物，所得转基因植物的籽粒大小降低是由于所述受体植物所述SMG3蛋白功能丧失引起的。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤(a)中，所述编码基因是通过权利要求5中的所述重组表达载体导入所述受体植物的。
9.根据权利要求7或8所述的应用或方法，其特征在于：所述植物为单子叶植物或双子叶植物。
10.根据权利要求7-9中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述单子叶植物为禾本科植物；
所述禾本科植物具体为水稻。
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