本发明专利技术属于植物基因工程技术领域。具体涉及OsBAK1P基因在控制水稻抗旱性中的应用。通过候选基因筛选方法，克隆得到一个控制水稻抗旱性相关的基因OsBAK1P，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，该基因编码的蛋白质序列如SEQ NO：2所示。通过苗期、成株期及孕穗期对转基因水稻材料旱胁迫表型鉴定，结果表明，敲除或突变OsBAK1P基因造成转基因水稻抗旱性增强。本发明专利技术证实了OsBAK1P基因的生物学功能及其应用的途径和方法。
Application of osbak1p gene in controlling rice drought resistance
【技术实现步骤摘要】
OsBAK1P基因在控制水稻抗旱性中的应用
本专利技术属于植物基因工程
，具体涉及OsBAK1P基因在控制水稻抗旱性中的应用。
技术介绍
植物在生长的过程中会受到诸多环境因素的影响，干旱、冷害和高温会导致农作物的大规模减产，在许多地区是农业发展的瓶颈。培育耐逆性的作物品种一直是农业科学技术研究的主要目标之一。水稻已经进化出多种机制在各种环境压力下调节自身生长。许多植物激素在这些机制中起作用，例如，干旱、寒冷、盐度、高温等非生物胁迫下，ABA(abscisicacid,脱落酸)水平会迅速增加诱导植物的保护调节机制(WangH,TangJ,LiuJ,HuJ,LiuJ,ChenY,CaiZ,WangX.AbscisicacidsignalinginhibitsbrassinosteroidsignalingthroughdampeningthedephosphorylationofBIN2byABI1andABI2.MolecularPlant,2018,11,315–325)。ABA是一种重要的倍半萜类植物激素，因能促使叶子脱落而得名，不仅可以促进果实的脱落，也可作为植物生长发育许多过程的通用调节器，能够促进种子休眠，抑制种子萌发和根系生长，促进植物从营养向生殖阶段的转变生长以及叶片衰老，此外还能介导植物对非生物逆境胁迫的生理反应，例如气孔关闭等(CutlerSR,RodriguezPL,FinkelsteinRR,AbramsSR.Abscisicacid:emergenceofacoresignalingnetwork.AnnualReviewofPlantBiology,2010,61(1):651-679；ShuK,LiuXD,XieQ,HeZH.Twofacesofoneseed:hormonalregulationofdormancyandgermination.MolecularPlant,2016,9(1):34-45)。研究表明干旱可诱导ABA水平上调高达40倍，从而触发气孔关闭，并调控一系列ABA依赖的干旱应答基因(VersluesPE,AgarwalM,Katiyar-AgarwalS,ZhuJ,ZhuJK.Methodsandconceptsinquantifyingresistancetodrought,saltandfreezing,abioticstressesthataffectplantwaterstatus.PlantJournal,2006,45(4):523-539)。依赖于ABA的信号转导途径已经被研究得较为透彻，主要是水稻通过感知环境或生长信号诱导ABA的合成，ABA受体识别ABA信号继而通过释放SnRKs蛋白激酶将信号传递到转录因子上，进而调控下游基因的表达。通过基因工程的手段改变ABA信号途径相关基因的表达来调节ABA的水平，可以有效提高水稻的抗旱性，具有广阔的应用前景。为了抵抗或适应这些不利的因素，植物体感受细胞外环境条件的变化并通过多种途径将其传递到细胞内，会诱导表达一些应答基因，产生一些使细胞免受干旱、高盐、低温等胁迫伤害的功能蛋白和渗透调节物质以适应不利的生长环境(Xiong等，Cellsignalingduringcold,droughtandsaltstress.PlantCell.14(suppl),S165–S183，2002)。而那些功能基因对环境做出反应的过程中能否正确表达受到了调控因子的精细调节。转录因子作为一种调控基因，当生物体感受逆境胁迫时，能调控一系列下游基因的表达，从而增强植物体对逆境的耐受能力，达到抵抗不良环境条件胁迫的效果。大多数类型的转录因子都参与了植物的非生物逆境应答反应，包括AP2/EREBP、bZip、HD-ZIP、MYB、MYC、NAC和Zincfinger类转录因子(Yamaguchi-ShinozakiK,ShinozakiK.Transcriptionalregulatorynetworksincellularresponsesandtolerancetodehydrationandcoldstresses.AnnuRevPlantBiol,2006,57:781-803)。除此以外一些功能蛋白类例如磷酸酶、受体激酶等等也会在水稻干旱响应中起到重要作用，本基因编码蛋白被预测为BAK1(BRASSINOSTEROIDINSENSITIVE1-associatedreceptorkinase1)前体蛋白，近年来相继发现BAK1参与多个信号转导途径，它是BRI1的共受体，被磷酸化激活激酶活性后启动信号向下游传递，它也能与FLS2形成复合物参与调控植物的先天免疫反应等，本专利技术基因被预测为该基因的前体。该专利技术在抗旱方面是否具有功能尚无报道，因此对该基因进行编辑并鉴定它在提高水稻抗逆性方面所发挥的功能，对于培育抗逆水稻新品种将具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的涉及一个预测为SERKs家族基因BAK1前体OsBAK1P基因在控制水稻抗旱性改良中的应用。在综合RNA-Seq、芯片数据、候选基因关联分析等条件后申请人挑选了一个注释为BRASSINOSTEROIDINSENSITIVE1-associatedreceptorkinase1precursors的基因，并且该基因附近存在另外三个相同注释的基因，推测为同一基因的多个拷贝，因为其属于BAK1前体，申请人将该基因命名为OsBAK1P。本专利技术敲除OsBAK1P基因的部分DNA片段，转化得到的转基因水稻植株在干旱恢复后呈现恢复快的表型，因此可以认为该基因负调控干旱。其中，OsBAK1P基因编码区的核苷酸序列如序列表SEQIDNO:1所示，序列长度为753bp；共编码250个蛋白质序列(见SEQIDNO:2所示)。本专利技术包括目的片段的分离、克隆和转化，以及通过农杆菌侵染的方式对水稻基因组进行编辑，再将转化得到的植株材料进行表型鉴定，最后发现一个突变后能够增加干旱耐受能力的水稻OsBAK1P基因，并期望它在水稻抗旱性遗传改良中的取得良好应用。本专利技术采用候选基因筛选(包括RNA-Seq、芯片数据、候选基因关联分析等)的方法，克隆到控制水稻抗旱基因OsBAK1P，并通过CRISPR敲除技术对该基因进行突变后发现OsBAK1P突变体呈现抗干旱表型，通过苗期、成熟期的盆栽及大田干旱实验证实了该基因的旱相关功能及应用途径。携带有本专利技术OsBAK1P基因靶点的CRISPR以及超表达载体可通过使用Ti质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、微注射、电穿孔等常规生物技术方法导入植物细胞(Weissbach,1998,MethodforPlantMolecularBiologyVIII,AcademyPress,NewYork,pp.411-463；GeisersonandCorey,1998,PlantMolecularBiology(2ndEdition)。可使用包括本专利技术OsSEC3A1基因的表达载体转化宿主(包括水稻在内的多种植物)，培育抗旱植物品种。下面结合附图和实施例对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分离的OsBAK1P基因在增强水稻抗旱中的应用，其特征在于，该基因的核苷酸序列如SEQ NO：1所示。/n
【技术特征摘要】
20191024 CN 20191101393331.一种分离的OsBAK1P基因在增强水稻抗旱中的应用，其特征在于，该基...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊立仲，叶莹，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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