一种温度响应的水稻垩白基因PGWC3及其编码蛋白和应用

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种温度响应的水稻垩白基因pgwc3及其编码蛋白和应用。

背景技术：

1、高产是过去较长时期内我国水稻育种最主要的目标。近年来，随着人们生活水平的提高，对优质米的需求则逐渐增加，而稻米外观品质是消费者判断稻米品质优劣的主要指标，其中垩白又是最关键因素。因此，稻米垩白性状改良是我国优质水稻育种的重要目标。垩白是籽粒胚乳中不透明的部分，一般是由胚乳中淀粉和储藏蛋白异常积累引起的。淀粉和蛋白是胚乳中最主要的储藏物质，其积累涉及一系列转录因子、酶等的参与，相关基因的突变必然会影响淀粉和蛋白的积累（zhao等2022）。

2、高温等极端天气已成为水稻生产上不可忽视的影响因素。灌浆期高温会严重影响水稻产量和品质，尤其是垩白的形成。一般认为，高温会抑制水稻籽粒灌浆过程中淀粉和蛋白的积累，导致垩白产生（zhao等2022）。高温影响稻米垩白的生理机制已有不少研究，如参与能量代谢、胁迫响应等。而耐高温垩白qtl的挖掘是解析高温影响垩白形成分子机制的重要途径，但目前相关报道很少，只定位到apq1和ossfq3两个qtls（takehara等2018；park等2021）。

3、因此，在当前全球气候变暖的大环境背景下，进一步解析高温影响垩白的分子机制，对高温耐受型优质水稻培育有重要意义。

技术实现思路

1、本发明针对上述待解决问题，提供了一种受温度调控的水稻垩白基因pgwc3及其编码蛋白和应用，为稻米垩白响应温度调控的分子机制研究，以及培育高温耐受型优质水稻培育提供了基因资源。

2、为实现上述目的，本发明解决其技术问题是通过以下技术方案来实现的：

3、 第一方面，本发明提供一种响应温度调控的水稻垩白基因pgwc3，所述pgwc3（msu命名规则loc_os03g45210，或rap-db命名规则os03g0654700）基因的核苷酸序列如seq idno.1所示。功能缺失突变体pgwc3对高温特别敏感，灌浆期高温会造成垩白明显增加。

4、所述pgwc3基因编码的氨基酸序列如seq id no.2所示。

5、第二方面，本发明提供一种温度响应的水稻垩白调控基因pgwc3在改变水稻籽粒垩白、稻米品质改良中的应用。

6、所述应用的方法如下：将pgwc3基因，或包含pgwc3基因的载体或宿主细胞转化到水稻细胞或组织中并培育，使得目标水稻品种中的pgwc3基因表达水平的改变，进而获得具有不同垩白表型的水稻植株。

7、进一步地，上述不同垩白表型的水稻植株为pgwc3基因过表达植株或敲除pgwc3基因植株。

8、本发明的有益效果是：本发明提供了一种响应温度调控的水稻垩白基因pgwc3，该基因是胚乳优势表达基因，其功能缺失突变体pgwc3在高温条件下能够显著增加籽粒垩白，而不影响其他性状。而pgwc3基因过量表达转基因株系能够降低籽粒垩白。本发明为水稻垩白性状响应温度调控的分子机制，培育可以响应温度调控垩白表型的水稻种质提供了有用的基因资源。

技术特征：

1.一种温度响应的水稻垩白基因pgwc3，其特征在于该基因编码区具有seq id no. 1所示的核苷酸序列。

2.根据权利要求1所述的一种温度响应的水稻垩白基因pgwc3，其特征在于该基因编码的蛋白具有seq id no. 2所示的氨基酸序列。

3.一种如权利要求1或2所述的温度响应的水稻垩白基因pgwc3在改变水稻籽粒垩白、以及稻米品质改良中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述应用的方法如下：将pgwc3基因，或包含pgwc3基因的载体或宿主细胞转化到水稻细胞或组织中并培育，使得目标水稻品种中的pgwc3基因表达水平的改变，进而获得具有不同垩白表型的水稻植株。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，不同垩白表型的水稻植株为pgwc3基因过表达植株或敲除pgwc3基因植株。

技术总结本发明公开了一种温度响应的水稻垩白基因PGWC3及其编码蛋白和应用，该基因是一个的胚乳特异性表达基因，编码一个含PCO结构域的蛋白，具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，可以调控稻米垩白产生，且垩白表型受温度影响，在温度响应的水稻垩白基因PGWC3在改变水稻籽粒垩白、以及稻米品质改良中的应用中，将PGWC3基因，或包含PGWC3基因的载体或宿主细胞转化到水稻细胞或组织中并培育，使得目标水稻品种中的PGWC3基因表达水平的改变，进而获得具有不同垩白表型的水稻植株。本发明的PGWC3基因提供了一种垩白响应温度调控的分子机制，并为培育可以响应温度调控垩白表型的水稻种质提供了有用的基因资源。技术研发人员：赵冬生,陈思予,刘巧泉,张昌泉,李钱峰,杨晴晴受保护的技术使用者：扬州大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27