本發(fā)明屬于基因工程和植物學(xué)領(lǐng)域，尤其是涉及一種oscost1基因在植物育種調(diào)控中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、水稻(oryza?sativa?l.)是最重要的三大糧食作物之一，全球約有120個國家種植水稻，在世界上有約一半的人口將水稻作為主食(khush?g?s.challenges?for?meetingthe?global?food?and?nutrient?needs?in?the?new?millennium[j].proceedings?ofthe?nutrition?society,2001,60(1):15-26.)。中國是水稻的原產(chǎn)地之一。在中國，水稻是第一大糧食作物，有60％的人口將水稻作為主食(羅閏良,吳京華.雜交水稻及其發(fā)展[j].科學(xué),2000,52(6):51-53.)。水稻作為重要的糧食作物，在糧食安全中扮演著重要角色，對水稻生長狀況的監(jiān)測便顯得至關(guān)重要。生物量作為反應(yīng)水稻干物質(zhì)積累的參數(shù)，不僅可以用于水稻的產(chǎn)量估測，還可以用于水稻的長勢監(jiān)測(張燦.基于多種特征參量的水稻生物量估算研究[d].武漢大學(xué),2021.)。

2、作物地上生物量是診斷和監(jiān)測農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)最重要的指標(biāo)之一。生物量估算不僅與作物產(chǎn)量和產(chǎn)量的監(jiān)測密切相關(guān)，而且有助于碳循環(huán)過程和全球氣候變化的研究。對特定地點(diǎn)作物參數(shù)，如地上生物量、植物長度和葉面積指數(shù)的時空變化等數(shù)據(jù)有助于制定適當(dāng)?shù)墓芾頉Q策(feng?x,tang?l,xu?m.estimating?the?biomass?of?rice?by?combininggf-1and?radarsat-2data[j].arabian?journal?of?geosciences,2021,14:1-11.)。

3、cost1是一個植物特有duf641(domain?of?unknown?function?641)家族蛋白成員，中國專利cn108949821a公開了一種通過抑制cost1基因的表達(dá)提高植物抗旱性的方法。cost1作為一個重要的調(diào)控因子，通過直接調(diào)控植物中的自噬通路參與植物生長與脅迫響應(yīng)之間的平衡調(diào)控(bao?y,song?wm,wang?p,yu?x,li?b,jiang?c,shiu?sh,zhang?h,bassham?dc.cost1?regulates?autophagy?to?control?plant?droughttolerance.proceedings?of?the?national?academy?of?sciences.2020mar31；117(13):7482-93.)。

4、中國專利cn108949821a公開了一種通過抑制cost1基因的表達(dá)提高植物抗旱性的方法，cost1基因的同源基因包括番茄slcost1基因、水稻oscost1基因、楊樹ptcost1和ptcost2基因以及其他物種中與cost1任何核苷酸或蛋白區(qū)域片段同源度在40％以上的其他基因。該專利還公開了cost1作為一個重要的調(diào)控因子，通過直接調(diào)控植物中的自噬通路參與植物生長與脅迫響應(yīng)之間的平衡調(diào)控。在該專利中，通過敲除cost1基因(或oscost1基因)或抑制cost1基因(或oscost1基因)的表達(dá)來提高植物抗旱性。

5、然而現(xiàn)有技術(shù)中并沒有涉及如何增加水稻生物量的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)中缺少如何通過基因技術(shù)增加水稻生物量的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種oscost1基因在植物育種調(diào)控中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明首先提供oscost1基因在植物育種調(diào)控中的應(yīng)用，所述oscost1基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示；所述植物育種調(diào)控是指在植物中調(diào)控基因oscost1的表達(dá)量，控制植物株高和生物量。

4、其中，oscost1基因表達(dá)的oscost1蛋白的氨基酸序列如seq?id?no.2所示。

5、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述的植物為基因組中含有duf641

6、(pfam:pf04859；interpro:ipr006943)蛋白結(jié)構(gòu)域的單雙子葉植物。

7、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述的植物為禾本科植物。

8、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述的禾本植物為小麥、玉米或水稻中的至少一種。

9、更進(jìn)一步地，所述的禾本植物為水稻。

10、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，過表達(dá)基因oscost1在增加水稻生物量和培育高產(chǎn)水稻品種中的應(yīng)用。

11、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，過表達(dá)基因oscost1在培育增加水稻株高，并增加水稻生物量的水稻品種中的應(yīng)用。

12、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，調(diào)控oscost1的表達(dá)量在培育不同株型植物中的應(yīng)用。

13、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，提供包含基因oscost1片段的植物表達(dá)載體在調(diào)控植物生物量和培育高產(chǎn)水稻品種中的應(yīng)用，例如在培育增加水稻株高，并增加水稻生物量的水稻品種中的應(yīng)用。

14、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，提供包含基因oscost1片段的宿主細(xì)胞在調(diào)控植物生物量和培育高產(chǎn)水稻品種中的應(yīng)用，例如在在增加水稻生物量和育高產(chǎn)水稻品種中的應(yīng)用。

15、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，提供包含基因oscost1的宿主細(xì)胞在培育增加水稻株高，并增加水稻生物量的水稻品種中的應(yīng)用。

16、本發(fā)明還提供一種增加水稻生物量的方法，包括將基因oscost1在水稻體內(nèi)過表達(dá)的步驟。

17、在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，將基因oscost1在水稻體內(nèi)過表達(dá)，包括：

18、將基因oscost1插入到基礎(chǔ)載體中，構(gòu)建含有基因oscost1的重組載體；

19、將含有基因oscost1的重組載體轉(zhuǎn)化到作物組織或細(xì)胞中。

20、進(jìn)一步地，所述基礎(chǔ)載體包括作物改造載體，所述作物改造載體包括雙元農(nóng)桿菌載體和可用于作物微彈轟擊的載體中的一種，所述雙元農(nóng)桿菌載體包括pcambia1301和pcambia2301等中的一種。

21、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)化方法包括顯微注射、農(nóng)桿菌的遺傳轉(zhuǎn)化、通過ti質(zhì)粒、ri質(zhì)粒或病毒載體中的一種。

22、進(jìn)一步地，所述將基因oscost1在水稻體內(nèi)過表達(dá)，具體包括：

23、獲得核苷酸序列如seq?id?no.1所示的基因片段；

24、將所述基因片段通過重組反應(yīng)插入含有強(qiáng)啟動子的表達(dá)載體

25、pcambia1301-35sn中，利用所述表達(dá)載體上的標(biāo)記基因篩選陽性克隆，獲得重組表達(dá)載體oscost1-oe；

26、將所述重組表達(dá)載體oscost1-oe轉(zhuǎn)入eha105農(nóng)桿菌中，利用表達(dá)載體及所述農(nóng)桿菌自身特性篩選得到可用于侵染水稻組織的陽性農(nóng)桿菌菌株；

27、將所述陽性農(nóng)桿菌菌株侵染水稻愈傷組織，在潮霉素的篩選培養(yǎng)基上進(jìn)行暗培養(yǎng)，獲得陽性轉(zhuǎn)基因愈傷組織；

28、將所述陽性愈傷組織進(jìn)行分化、生根、移栽培養(yǎng)獲得t0代轉(zhuǎn)基因植株；

29、通過常規(guī)的分子標(biāo)記檢測以及水稻栽培方法獲得水稻株高增加和生物量提高的t1代植株。

30、本發(fā)明提供了增加生物量的基因oscost1，所述基因oscost1具有如seq?id?no.1所示的核苷酸序列。

31、本發(fā)明還提供了一種oscost1蛋白，所述oscost1蛋白的氨基酸序列如seq?idno.2所示。

32、本發(fā)明還提供了一種包含所述基因oscost1的重組載體。

33、進(jìn)一步地，所述重組載體包括重組表達(dá)載體oscost1-oe。

34、本發(fā)明還提供了一種包含所述重組載體的轉(zhuǎn)化體、轉(zhuǎn)基因系。

35、本發(fā)明還提供了所述基因oscost1、所述的重組載體和所述的轉(zhuǎn)化體、轉(zhuǎn)基因系在增加水稻生物量的培育上的應(yīng)用。

36、本發(fā)明所述的基因oscost1除了包括基因oscost1本身以外，還包括oscost1的類似基因以及同源基因。也就是說本技術(shù)的方案還保護(hù)oscost1的類似基因以及同源基因在植物育種調(diào)控中的應(yīng)用。

37、其中，oscost1的類似基因指的是同oscost1序列中的任何區(qū)域同源性在40％以上(優(yōu)選為50％以上，更優(yōu)選為60％以上，更優(yōu)選為70％以上，更優(yōu)選為80％以上，更優(yōu)選為90％以上)的dna片段；oscost1的類似基因還包括其編碼的氨基酸序列同基因oscost1編碼的氨基酸序列中任何區(qū)域有40％以上(優(yōu)選為50％以上，更優(yōu)選為60％以上，更優(yōu)選為70％以上，更優(yōu)選為80％以上，更優(yōu)選為90％以上)的同源率。其中，oscost1的類似基因可以是從任何生物基因組中克隆的，也可以是人工合成或用pcr在體外擴(kuò)增的。

38、oscost1的同源基因是指與oscost1同源的其他基因，例如水稻oscost1基因、楊樹ptcost1和ptcost2基因以及其他物種中與cost1同源的基因。

39、本技術(shù)成功克隆了基因oscost1，該基因參與調(diào)控水稻株高及生物量，從而增加水稻的產(chǎn)量，可廣泛應(yīng)用于高產(chǎn)水稻新品種的培育。通過提高oscost1的表達(dá)量可以增加水稻生物量。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

41、本發(fā)明通過構(gòu)建水稻oscost1基因過表達(dá)植株，發(fā)現(xiàn)通過增加oscost1基因表達(dá)，可以使正常的水稻株高增加，說明該基因可作為增加水稻生物量的標(biāo)記應(yīng)用于水稻高產(chǎn)農(nóng)作物育種當(dāng)中，因此oscost1基因可用于水稻選育中促進(jìn)水稻生長，提高水稻生物量。oscost1基因?yàn)槔梅肿訕?biāo)記輔助育種及利用基因工程的方法培育水稻高產(chǎn)新品種，提供了強(qiáng)有力的手段和工具，具有巨大的應(yīng)用潛力。