水稻OsGA2ox8蛋白及其编码基因和重组载体在增强植物抗旱性中应用制造技术

本发明专利技术提供了水稻OsGA2ox8蛋白及其编码基因和重组载体在增强植物抗旱性中应用，属于生物基因工程技术领域。本发明专利技术所述OsGA2ox8蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术通过干旱、高盐、低温胁迫下OsGA2ox8基因随着处理时间的延长表达量的变化，结合超表达和CRISPR敲除水稻植株的表型变化，结果显示在叶中OsGA2ox8基因在受干旱和冷胁迫诱导上调表达，而在根中受干旱和冷胁迫抑制下调表达，此外不论是在根中还是在叶中OsGA2ox8受盐胁迫诱导上调表达，但在根中的上调幅度较小；在水稻中超表达OsGA2ox8基因能够显著改善水稻抵御干旱胁迫的能力。

Application of osga2ox8 protein, its coding gene and recombinant vector in enhancing plant drought resistance

【技术实现步骤摘要】
水稻OsGA2ox8蛋白及其编码基因和重组载体在增强植物抗旱性中应用
本专利技术属于生物基因工程
，具体涉及水稻OsGA2ox8蛋白及其编码基因和重组载体在增强植物抗旱性中应用。
技术介绍
水稻(OryzasativaL.)是具有高经济价值和社会价值的谷类作物，它和小麦、玉米养活了全世界一半以上的人口，是我国主要的粮食作物，对确保我国粮食安全至关重要。但随着水稻产量潜力的发掘，以高投入换取高产量，与资源、环境的可持续发展存在尖锐的矛盾。近年来日益严重的土壤或灌溉水盐渍化已成为水稻高产和进一步扩大种植面积的主要障碍。早期的研究表明植物的胁迫耐受能力对植物激素极其敏感，在农业生产中施加化学生长抑制剂可以显著降低多种作物的株高并提高其耐旱性。这些化学物质的一种主要作用机制就是抑制赤霉素(GAs)的生物合成，并且施加GA可以逆转GA缺陷突变体增强的胁迫耐受性以及它们的矮化生长表型(RademacherW.Growthretardants:effectsongibberellinbiosynthesisandothermetabolicpathways.AnnualReviewofPlantPhysiologyandPlantMolecularBiology,2000,51:501-531.)。GA是一种典型的与生长相关的激素，是植物遭受胁迫后首要调节目标，越来越多的实验证明GA可以参与多种非生物胁迫应答反应，特异的胁迫传感机制和激素信号转导途径共同协调调控细胞外不良环境与内部生长发育的平衡。目前GA生物合成途径在水稻和拟南芥中都有详细阐述，GA生物合成和氧化失活的最后步骤是由可溶性2-氧戊二酸依赖性双加氧酶(2-ODDs)催化的。GA20氧化酶催化GA12和GA53的多级氧化形成C19骨架，而GA3氧化酶则催化最终生物活性产物GA4和GA1的产生。第三类加氧酶GA2氧化酶则参与催化活性GAs(GA4、GA1)及其直接的C19前体(GA9、GA20)或途径早期的C20-GAs(例如GA1、GA2和GA53)的氧化失活(LoS.F.,YangS.Y.,ChenK.T.,etal.Anovelclassofgibberellin2-oxidasescontrolsemidwarfism,tillering,androotdevelopmentinrice.ThePlantCell,2008,20(10):2603-2618.)。大量实验证据表明，编码双加氧酶的基因是调控GA生物合成和代谢途径的主要位点，从而参与调控植物的生长发育和外界环境胁迫应答反应，其中GA2oxs基因对非生物胁迫特别敏感，参与了多种非生物胁迫响应过程。目前在水稻中有10个GA2ox基因，即OsGA2ox1到OsGA2ox10，尽管其中部分基因例如OsGA2ox3和OsGA2ox5的功能已在水稻T-DNA插入突变体或过表达转基因材料中得到验证(SakamotoT.,KobayashiM.,ItohH.,etal.Expressionofagibberellin2-oxidasegenearoundtheshootapexisrelatedtophasetransitioninrice.PlantPhysiology,2001,125:1508-1516.)，但对这些基因的具体作用机制和调控网络的研究还不清晰。Lee等基于对多种双子叶植物蛋白质序列的系统发育分析，将GA2ox酶分为三类。第一类包括拟南芥的AtGA2ox1、AtGA2ox2和AtGA2ox3以及水稻OsGA2ox3、OsGA2ox4、OsGA2ox7、OsGA2ox8和OsGA2ox10；第二类包括AtGA2ox4和AtGA2ox6以及水稻OsGA2ox1和OsGA2ox2；第三类包括拟南芥AtGA2ox7和AtGA2ox8以及水稻OsGA2ox5、OsGA2ox6和OsGA2ox9。前期的实验数据表明，第一类和第二类中的大多数GA2ox酶几乎只以C19-GAs作为底物，而第三类酶只参与催化C20-GAs(LeeD.J.,ZeevaartJ.A.D.MolecularcloningofGA2-oxidase3fromspinachanditsectopicexpressioninNicotianasylvestris.PlantPhysiology,2005,138:243-254.)。已有的研究显示转录因子DREB1/CBF亚族的DDF1可以激活AtGA2ox7基因的表达，提高拟南芥的耐盐性，在这个过程中DDF1是盐胁迫的正调控因子，而AtGA2ox7基因可以通过催化活性GA失活降低其含量从而提高拟南芥应对高盐胁迫的能力，同样与AtGA2ox7同源的OsGA2ox5也参与了高盐胁迫响应(MagomeH.,YamaguchiS.,HanadaA.,etal.Dwarfanddelayed-flowering1,anovelArabidopsismutantdeficientingibberellinbiosynthesisbecauseofover-expressionofaputativeAP2transcriptionfactor.ThePlantJournal,2004,37:720-729.)。然而对于OsGA2ox基因的研究，主要集中在抗盐胁迫中，对于在抗旱中的表现如何，不得而知。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供水稻OsGA2ox8蛋白及其编码基因和重组载体在增强植物抗旱性中应用，为改良、增强水稻抗逆性，加速抗逆分子育种进程，具有十分重要的理论和实际意义。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了水稻OsGA2ox8蛋白在增强植物抗旱性中应用，所述OsGA2ox8蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示。本专利技术还提供了所述OsGA2ox8蛋白的编码基因在增强植物抗旱性中应用，所述基因的序列如SEQIDNO.2或SEQIDNO.3所示。优选的，所述编码基因的序列还包括SEQIDNO.2所示序列中5′末端第127位～1647位所示的DNA分子。本专利技术还提供了包含所述OsGA2ox8蛋白的编码基因的重组表达载体在增强植物抗旱性中应用。优选的，所述重组表达载体为在pMDC43的GFP下游attR1与attR2之间插入所述OsGA2ox8蛋白的编码基因。本专利技术还提供了包含所述编码基因的重组表达载体在增强植物抗旱性中应用。优选的，所述重组表达载体为在pMDC43的GFP下游attR1与attR2之间插入所述编码基因。优选的，在所述重组表达载体的构建过程中，在转录起始核苷酸前加上增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子。本专利技术提供了水稻OsGA2ox8蛋白在增强植物抗旱性中应用，所述OsGA2ox8蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示。在本专利技术的实施例中，通过干旱、高盐、低温胁迫下OsGA2ox8基因随着处理时间的延长表达量的变化，结合超表达和CRISPR敲除水稻植株的表型变化，开展其基因克隆与功能分析，分析候选基因与水稻非生物胁迫应答的关系。结果表明，在叶中OsGA2ox8基因在受干旱和冷胁迫诱导上调表达，而在根中受干旱和冷胁迫抑制下调表达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水稻OsGA2ox8蛋白在增强植物抗旱性中应用，所述OsGA2ox8蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

【技术特征摘要】
1.水稻OsGA2ox8蛋白在增强植物抗旱性中应用，所述OsGA2ox8蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示。2.权利要求1中所述OsGA2ox8蛋白的编码基因在增强植物抗旱性中应用，所述基因的序列如SEQIDNO.2或SEQIDNO.3所示。3.根据权利要求2所述应用，其特征在于，所述编码基因的序列还包括SEQIDNO.2所示序列中5′末端第127位～1647位所示的DNA分子。4.包含权利要求1中所述OsGA2ox8蛋白的编码基因的重组表达载体在增强植物抗旱性中应用。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅彬英，王银晓，王文生，赵秀琴，杜丰平，徐建龙，黎志康，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11