本技术公开了一种调控水稻花药开裂的基因OsMATE16及其编码蛋白和应用,属于分子生物学技术领域。本发明通过CRISPR/Cas9系统构建了OsMATE16基因的敲除突变体OsMATE16‑KO1和OsMATE16‑KO2植株,然后对其表型进行鉴定,发现与ZH11相比,OsMATE16‑KO1和OsMATE16‑KO2的花药开裂率和结实率均降低,说明OsMATE16基因通过调控水稻花药开裂来影响水稻产量。本发明为水稻MATE家族基因研究提供了新的研究材料,为水稻分子育种提供了新的遗传资源。
背景技术
结实率是影响水稻产量的的主要因素之一,而水稻花药开裂对结实有重要影响。在雄蕊发育的后期,花药开裂释放出成熟的花粉粒,用于授粉、受精和种子生成。在开花植物中,这一过程受到严格调控,以使花药开裂、花粉管成熟和伸长同步进行,以促进花粉-柱头相互作用,并在最佳时间实现受精。目前水稻花药开裂的研究进展主要集中在植物激素途径,主要是生长素(IAA)和茉莉酸(JA)。在花药发育后期,OsFTIP7介导OSH1的核质分布,从而直接抑制生长素生物合成基因 OsYUCCA4,从而下调生长素的水平,促进花药开裂,最终控制水稻的育性(Song et al,2018)。DAO编码一个预测的2-酮戊二酸和亚铁依赖性双加氧酶,负责将有活性的IAA氧化成无活性的OxIAA,其突变体中生长素含量较高,从而导致花药不开裂(Zhao et al,2013)。此外,研究发现OsTIE1-OsTCP1模块通过精细调节JA生物合成在花药发育中发挥关键作用(Fang et al,2024)。OsJAR1是一个茉莉酸-氨基酸合成酶,参与JA调控的水稻花药开裂(Xiao et al,2014)。
综上所述,前人的研究报道了几个可通过IAA和JA途径调控水稻花药开裂,但MATE家族基因调控花药开裂的未见报道。随着基因编辑技术发展,研究人员可以利用基因工程创制优异新品种。因此,寻找新的影响水稻结实率的基因,可为培育水稻新品种提供理论依据和新的基因资源。
实现思路