OsSDGa基因在调节水稻株高中的应用

本技术涉及作物株高改良育种与基因工程，特别是涉及

ossdga基因在调节水稻株高中的应用。

背景技术：

1、水稻（

oryza satival.）在中国乃至全球农业生产中占据重要地位，是世界上大约一半人口的食物来源。株高是水稻品种的重要农艺性状之一，半矮秆株型可减少倒伏，增加收获指数，直接影响水稻品种的丰产潜力，是实现高产的重要农艺性状。自从控制株高的

sd1基因被广泛应用于水稻半矮化育种中，通过降低株高，提高抗倒伏能力，在提高水稻产量和抗倒伏方面取得了巨大成就，对水稻稳产、增产提供巨大的贡献。

2、近年来，随着研究的深入，越来越多的水稻株高调控基因被发现和定位。株高的调控是主效基因和微效基因共同作用的结果，目前发现的多数株高突变体为隐性单基因突变。但是，许多调控株高的基因往往带有产量或有效分蘖减少的副作用，这是因为水稻矮化大多与激素调控有关并且是一因多效的结果，因此能实际应用于生产的并不多。而半矮秆基因

sd1基因也存在遗传资源单一的脆弱性，因此挖掘和鉴定出更多的新的能够控制水稻株高的基因，不仅能保证水稻半矮化育种遗传资源的多样性，而且指导生产育种实现对水稻株高的定向改良，具有重大的理论和应用价值。

3、在水稻中，sdg（set domain group）基因是一类编码含有set结构域的组蛋白甲基转移酶（histone methyltransferases，hmts）的基因家族，通过调控组蛋白的甲基化修饰（如h3k4me3、h3k27me3等）参与表观遗传调控，影响基因表达和多种发育过程，能调控水稻开花时间、穗形态、种子大小等性状。如现有公开的

ossdg708基因敲除突变体（

sddg708）的穗粒数减少，籽粒变小；

ossdg725基因的突变体穗分枝减少，部分不育；

ossdg724基因调控开花时间，其突变体能抽穗延迟。目前水稻

sdg基因的研究相对较少，是否能参与调控水稻株高还未可知，因此有必要挖掘更多的基因资源，用于水稻株高改良，增加水稻株高遗传调控基因资源的多样性，实现水稻半矮化育种。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供

ossdga基因在调节水稻株高中的应用，作为具有调节水稻株高以及具有育种价值的新基因资源。

2、本发明的第一个目的是提供

ossdga基因或ossdga蛋白的应用。

3、本发明的第二个目的是提供敲除

ossdga基因或ossdga蛋白表达的制剂的应用。

4、本发明的第三个目的是提供一种调节水稻株高的方法。

5、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

6、本发明基于crispr/cas9基因编辑的水稻基因敲除突变体库中发现一个粳稻品种日本晴的半矮化突变体。经过对靶点处dna序列测序发现：该突变体是

os08g0400000基因外显子发生碱基缺失而移码突变，导致该基因功能丧失的隐性突变体。

os08g0400000基因编码一个sra/ydg结构域，简称

ossdga基因，

ossdga基因的核苷酸序列如seq id no:1所示，其编码蛋白ossdga的氨基酸序列如seq id no:2所示。

7、本发明利用基因工程手段定点敲除粳稻品种日本晴的

ossdga基因可获得半矮化突变体，并且未发现其它不良性状突变；进一步对籼稻品种华光丝苗进行靶点编辑敲除

ossdga同样可以获得株高变矮的突变系。通过crispr/cas9对籼稻品种华光丝苗中的

ossdga启动子区的5´utr区调控元件进行敲除编辑，获得突变体，从而微调

ossdga基因的表达量，导致株高降幅差异的株系，表明

ossdga基因能有效调节水稻株高发育，可通过调控

ossdga基因的表达量或其蛋白活性来调节水稻株高。

8、因此，本发明提供所述

ossdga基因、ossdga蛋白在调节水稻株高、水稻半矮秆育种、构建半矮化突变体的转基因植物或制备改变水稻植株高度的产品的应用。

9、进一步地，所述调节水稻株高为调节水稻株高为半矮杆植株。

10、本发明提供敲除

ossdga基因或ossdga蛋白表达的制剂在调节水稻株高、在构建半矮化突变体的转基因水稻、在制备调节水稻株高的产品中的应用。

11、本发明还提供一种调节水稻株高的方法，对水稻中的

ossdga基因进行定点敲除或表达抑制的基因编辑，来改水稻变株高。

12、优选地，利用基因编辑技术，对

ossdga编码区或表达调控区进行敲除突变或表达变化的编辑，获得株高突变系。

13、更优选地，利用基因编辑技术，对

ossdga编码区密码子进行碱基编辑，调控

ossdga表达水平或蛋白活性，获得株高突变系。

14、进一步优选地，通过反义基因技术或rna干扰技术对

ossdga基因进行表达抑制，获得株高突变系。

15、优选地，利用crispr/cas基因编辑系统对

ossdga基因进行功能敲除。

16、更优选地，利用crispr/cas单碱基编辑器或先导编辑器（prime editor）对

ossdga基因表达调控元件或密码子进行定点编辑，调节其表达水平或蛋白活性。

17、进一步优选地，利用crispr/cas基因编辑系统对

ossdga基因的表达调控区如启动子调控区，5’和3’非翻译区（utr）进行一个或多个靶点进行定点编辑，调节其表达活性或翻译效率。

18、优选地，所述靶点的核苷酸序列如seq id no:3～4所示。

19、更优选地，所述靶点通过核苷酸序列如seq id no:5～8所示的靶点接头序列连接入sgrna表达盒中间载体，再将其连接入crispr/cas9载体，将构建好的crispr/cas9载体转入农杆菌中，侵染受体水稻品系。

20、优选地，本发明利用核苷酸序列如seq id no:9～12所示的引物筛选定点敲除阳性植株。

21、优选地，构建含基因

ossdga基因编码区或表达调控区靶点序列的crispr/cas基因编辑载体，转化野生型水稻，获得株高突变系。

22、本发明具有以下有益效果：

23、本发明得到了一个调控植物株高的表观遗传修饰相关的含有一个sra/ydg结构域的基因

ossdga，利用基因工程手段定点敲除粳稻品种日本晴的

ossdga基因可获得半矮化突变体，并且未发现其它不良性状突变；进一步对籼稻品种华光丝苗进行靶点编辑敲除

ossdga同样可以获得株高变矮的突变系。对

ossdga基因的启动子区多位点编辑微调其表达水平，获得具有株高稍微降低的变异株系。本发明研究表明

ossdga基因能够调控水稻株高，对构建理想株型用于杂交水稻育种，提高水稻抗倒伏能力的遗传改良上具有较好的应用潜力，为水稻株型育种提供了新的可用基因资源。