OsMPK11蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种OsMPK11蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。本发明专利技术所提供的应用具体为OsMPK11蛋白或其相关生物材料在如下a)或b)中的应用：a)调控植物抗旱性；b)选育抗旱性降低或提高的植物品种；所述OsMPK11蛋白为如下a1)或a2)所示的蛋白质：a1)由序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；a2)在序列3所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物抗旱相关的由a1)衍生的蛋白质。OsMPK11或与OsMPK11相关的生物材料可用于调控植物的抗旱，对于培育抗旱植物特别是水稻新品种具有重要意义。

Application of OsMPK11 protein and its coding gene in controlling drought resistance of plant

The present invention discloses the application of a OsMPK11 protein and its coding gene in regulating drought resistance of plants. The invention provides specific OsMPK11 protein or its related biological materials in the following a) or b) application: a) Regulation of plant drought resistance; b) decrease or increase the drought resistance breeding of plant varieties; the OsMPK11 protein as A1) or A2) protein shown: A1). The amino acid sequence shown in sequence 3 of the protein; A2) amino acid sequence in the sequence shown in Figure 3 after replacing and / or deletion and / or addition of one or several amino acid residues are related to plant drought resistance by A1 derived protein). OsMPK11 or OsMPK11 related biological materials can be used to control drought resistance of plants, and it is of great significance for the cultivation of drought resistant plants, especially for new rice varieties.

【技术实现步骤摘要】
OsMPK11蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用
本专利技术属于基因工程领域，涉及一种OsMPK11蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。
技术介绍
干旱胁迫是陆生植物经常面对的胁迫类型。植物在干旱胁迫条件下会增加磷脂酶D(phospholipaseD，PLD)介导的磷脂酸(PA)和ROS的产生。ROS与水分缺失导致的气孔关闭紧密相关，该过程会减少植物的蒸腾失水，使植物增加抗旱能力(Zhaoetal.,2013)。干旱胁迫还会导致植物细胞内由WRKY和b-Zip类转录因子调控的抗逆相关基因表达谱的变化(Shenetal.,2012)。真核生物丝裂原蛋白激酶级联(Mitogenactivatedproteinkinasecascades，MAPKcascades)是真核生物中保守的信号通路。MAPK参与了不同植物的干旱胁迫响应，同时MAPK级联还参与了WRKY和b-Zip类转录因子的激活。MAPK级联包括三个层级的蛋白激酶，细胞膜表面的受体蛋白接受信号之后通过直接或间接的方式激活MAPkinasekinasekinase(MAPKKK/MAP3K)。依次磷酸化下游特定的MAPKkinase(MAPKK/MKK)，之后MKK磷酸化并激活MAPkinase(MAPK/MPK)。激活的MPK会磷酸化细胞质或细胞核中不同的底物蛋白，这些底物蛋白包括其它激酶、各种催化酶、转录因子和结构蛋白等。干旱诱导的气孔运动主要是由MPK9和MPK12调控。MPK9和MPK12在气孔细胞表达，MPK6是另外一个被干旱激活的MAPK，与MPK9和MPK12不同，ROS和PA的产生和积累激活MPK6。拟南芥MKK4-OE株系较野生型保水能力强，表明其下游底物MPK3也是水分利用的正调控因子(Kimetal.,2011；Jammesetal.,2009；Smekalovaetal.,2014)，而且干旱处理会激活水稻OsMPK4/3/7/14/20-4/20-5等成员(Shenetal.,2012)。水稻Raf类MAPKKK突变体DroughtSupersensitiveMutant1(dsm1)对干旱处理超敏感，突变体株系苗期和成株期失水速率较野生型快，而且DSM1-RNAi转基因植株也表现出干旱敏感的表型。dsm1突变体中过氧化物酶基因(POX22.3和POX8.1)表达量显著降低，表明dsml清除ROS能力降低，从而对干旱造成的氧化胁迫敏感(Ningetal.,2010)。水稻是世界上最重要的粮食作物之一，养活世界上近半数的人口。我国干旱半干旱地区面积巨大，因此利用最新的生物学研究工具筛选、鉴定参与抗旱的植物基因意义重大。研究和培育高产、优质、抗逆的水稻品种对我国粮食安全具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种OsMPK11蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。本专利技术所提供的应用具体为如下A或B：A.OsMPK11蛋白在如下(a)或(b)中的应用：(a)调控植物抗旱性；(b)选育抗旱性降低或提高的植物品种；所述OsMPK11蛋白为如下a1)或a2)所示的蛋白质：a1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；a2)在序列表中序列3所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物抗旱相关的由a1)衍生的蛋白质。B.OsMPK11蛋白相关生物材料在如下(a)或(b)中的应用：(a)调控植物抗旱性；(b)选育抗旱性降低或提高的植物品种；所述OsMPK11蛋白为如下a1)或a2)所示的蛋白质：a1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；a2)在序列表中序列3所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物抗旱相关的由a1)衍生的蛋白质；所述OsMPK11蛋白相关生物材料，为如下b1)-b5)中任一：b1)编码所述OsMPK11蛋白的核酸分子；b2)含有步骤b1)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因细胞系；b3)针对编码所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列的基因编辑工具；所述基因编辑工具为序列特异核酸酶，所述序列特异核酸酶能够特异性剪切编码所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列中的靶标序列；所述序列特异核酸酶为转录激活因子样效应因子核酸酶(transcriptionactivator-likeeffectornucleases,TALEN)、锌指核酸酶(Zinc-fingernucleases,ZFN)或CRISPR/Cas9核酸酶；b4)编码所述基因编辑工具的核酸分子；b5)含有步骤b4)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因细胞系。其中，所述“编码所述OsMPK11蛋白的核酸分子”为编码所述OsMPK11蛋白的DNA分子或RNA分子；所述DNA分子具体可为如下1)至5)中任一所述的DNA分子；所述RNA分子可为如下1)至5)中任一所述的DNA分子转录所得的RNA分子：1)序列表中序列1所示的DNA分子；2)序列表中序列2所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)所限定的DNA分子杂交且编码所述OsMPK11蛋白的DNA分子；4)与1)-3)任一限定的DNA分子具有90％以上同一性且编码所述OsMPK11蛋白的DNA分子。所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列具体为序列表中序列1。所述“编码所述基因编辑工具的核酸分子”既可为编码所述基因编辑工具(所述序列特异核酸酶)的DNA分子，也可为编码所述基因编辑工具(所述序列特异核酸酶)的RNA分子。在所述应用中，所述“调控植物抗旱性”体现为：所述OsMPK11蛋白的表达量和/或活性改变，影响所述植物的抗旱表现；具体可为降低植物抗旱性或提高植物抗逆性。本专利技术还请求保护一种培育转基因植物的方法。本专利技术所提供的培育转基因植物的方法，可为如下(A)或(B)：(A)培育抗旱性降低的转基因植物的方法，具体可包括如下步骤：抑制受体植物中OsMPK11蛋白的表达或降低受体植物中OsMPK11蛋白的活性，得到转基因植物；所述转基因植物与所述受体植物相比抗旱性降低；(B)培育抗旱性提高的转基因植物的方法，具体可包括如下步骤：促进受体植物中OsMPK11蛋白的表达或提高受体植物中OsMPK11蛋白的活性，得到转基因植物；所述转基因植物与所述受体植物相比抗旱性提高；所述OsMPK11蛋白为如下(a)或(b)所示的蛋白质：(a)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)在序列表中序列3所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物抗旱相关的由(a)衍生的蛋白质。在所述(A)中，可采用任何基因沉默相关技术抑制所述受体植物中OsMPK11蛋白的表达。如采用针对编码所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列的基因编辑工具对所述受体植物中的所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列进行基因编辑，使得所述受体植物中的所述OsMPK11蛋白的表达受到抑制；所述基因编辑工具为序列特异核酸酶，所述序列特异核酸酶能够特异性剪切所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列中的靶标片段；所述核酸酶为TALEN、ZFN或CRISPR/Cas9核酸酶。所述序列特异本文档来自技高网...

【技术保护点】
OsMPK11蛋白在如下(a)或(b)中的应用：(a)调控植物抗旱性；(b)选育抗旱性降低或提高的植物品种；所述OsMPK11蛋白为如下a1)或a2)所示的蛋白质：a1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；a2)在序列表中序列3所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物抗旱相关的由a1)衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.OsMPK11蛋白在如下(a)或(b)中的应用：(a)调控植物抗旱性；(b)选育抗旱性降低或提高的植物品种；所述OsMPK11蛋白为如下a1)或a2)所示的蛋白质：a1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；a2)在序列表中序列3所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物抗旱相关的由a1)衍生的蛋白质。2.OsMPK11蛋白相关生物材料在如下(a)或(b)中的应用：(a)调控植物抗旱性；(b)选育抗旱性降低或提高的植物品种；所述OsMPK11蛋白为如下a1)或a2)所示的蛋白质：a1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；a2)在序列表中序列3所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物抗旱相关的由a1)衍生的蛋白质；所述OsMPK11蛋白相关生物材料，为如下b1)-b5)中任一：b1)编码所述OsMPK11蛋白的核酸分子；b2)含有步骤b1)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因细胞系；b3)针对编码所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列的基因编辑工具；所述基因编辑工具为序列特异核酸酶，所述序列特异核酸酶能够特异性剪切所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列中的靶标片段；所述序列特异核酸酶为转录激活因子样效应因子核酸酶、锌指核酸酶或CRISPR/Cas9核酸酶；b4)编码所述基因编辑工具的核酸分子；b5)含有步骤b4)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因细胞系。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：编码所述OsMPK11蛋白的核酸分子为编码所述OsMPK11蛋白的DNA分子或RNA分子；所述DNA分子是如下1)至5)中任一所述的DNA分子；所述RNA分子是如下1)至5)中任一所述的DNA分子转录所得的RNA分子：1)序列表中序列1所示的DNA分子；2)序列表中序列2所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)所限定的DNA分子杂交且编码所述OsMPK11蛋白的DNA分子；4)与1)-3)任一限定的DNA分子具有90％以上同一性且编码所述OsMPK11蛋白的DNA分子；或所述OsMPK11蛋白的基因组DNA序列为序列表中序列1。4.培育转基因植物的方法，为如下(A)或(B)：(A...

【专利技术属性】
技术研发人员：高彩霞，颜彦，陈坤玲，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11