水稻低温萌发相关基因OsDJC58及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻低温萌发相关基因OsDJC58及其应用。本发明专利技术的OsDJC58基因受低温萌发诱导后表达量增加，敲除之后显著降低水稻低温萌发的萌发率和萌发指数。利用OsDJC58基因构建表达载体、表达盒、转基因细胞系或宿主菌，可有助于了解OsDJC58的作用机制，OsDJC58的克隆为进一步了解水稻低温萌发的遗传调控，抗逆信号传导通路奠定了基础，可用于培育低温萌发转基因水稻品种。本发明专利技术还提供了基因OsDJC58的分子标记检测引物和包含该引物的检测试剂盒，可通过检测基因表达量的变化，快速判定目标品种低温防御水平，选育低温萌发新品种。

Osdjc58 and its application in low temperature germination of rice

【技术实现步骤摘要】
水稻低温萌发相关基因OsDJC58及其应用
本专利技术涉及植物基因工程领域，特别涉及一种水稻低温萌发相关基因OsDJC58及其应用。
技术介绍
水稻(OryzaSativa)是世界上重要的粮食作物之一，养活着全球半数以上的人口(Khush，2005)，也是我国近一半人口的主要食物来源(刘国权等，2004)。水稻直播栽培因具有省时省工、成本低、操作简便等特点，已成为一个重要的生产方式(赵丽萍等，2013)。欧洲、澳大利亚和美国等一些工业化国家由于劳动力缺乏和工资成本较高，主要是采用直播方法种植水稻。水稻主产区的东南亚地区，直播稻的种植面积近年来呈现不断增长的趋势。在我国，近年来随着人力成本的逐渐增加，直播稻因省工省力倍受广大农民朋友的青睐，在不少地区已成为水稻种植的优先选择(吴文革等，2006；齐国峰，2017)。出苗率问题一直是直播稻产量不高不稳的首要问题，它直接影响群体的起点苗数，进而影响群体质量及调控技术(陈健，2003)。目前用于直播栽培的水稻品种往往不耐低温，特别是15℃以下的低温，会使水稻发芽率低、出苗不整齐，影响直播稻的产量。此外，在直播稻推广的亚热带及温带地区，由于播种季节(尤其是早季)常遇到低温、冷水灌溉等影响，容易导致直播稻出苗不齐、缺苗、烂苗等问题，给直播稻的高产稳产带来巨大障碍(李林芳，2012)。已有研究表明，水稻种子低温萌发特性是由遗传因素控制的复杂性状。目前，已经有2个控制低温萌发的基因(qLTG3-1、OsSAP16)被报道。qLTG3-1位于3号染色体，包含一个外显子，编码一个由184个氨基酸组成的蛋白产物，包含GRP结构域和LTP结构域。前人研究发现qLTG3-1是通过调节种皮的糊粉层和覆盖胚芽鞘的上胚层的细胞液泡化，从而引起这些组织的松弛而提高种子在低温下的发芽势(Fujino,K.,etal，2008)，从而确定qLTG3-1控制水稻发芽期的低温耐受性。而OsSAP16则是首次通过GWAS(全基因组关联分析)分析鉴定出来的一个LTG基因，研究者对187个水稻自然种质的LTG进行了表型分析及GWAS，共发现53个数量性状位点(QTLs)与LTG相关，其中20个位于先前报道的QTLs上。进一步研究发现，编码锌指蛋白的Stress-AssociatedProtein16(OsSAP16)是主要LTGQTL之一的因果基因。OsSAP16的功能缺失降低了水稻种子的萌发率，而高表达OsSAP16则增强了低温条件下的萌发率。此外，具有极高和极低LTG值的水稻种质，低温条件下的OsSAP16表达水平对应为高和低，表明OsSAP16基因表达的变化有助于LTG变异。目前，对水稻低温萌发遗传调控机制的了解仍十分有限，热激蛋白参与调控水稻低温萌发的有关研究未见报道。因此，开展水稻种子低温萌发的相关研究，克隆一些重要的低温萌发相关基因，在理论上有助于我们加深对水稻低温萌发机制的科学认识，在实践层面上有助于指导水稻育种，对解决直播稻低温出苗问题具有较大的应用价值。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种水稻低温萌发相关基因OsDJC58。该基因编码的蛋白属于热激蛋白，受低温萌发诱导后表达量增加。该基因敲除之后显著降低了水稻低温萌发率和萌发指数。本专利技术的另一目的在于提供上述基因的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种水稻低温萌发相关基因OsDJC58，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO:1所示。所述的水稻低温萌发相关基因OsDJC58，其核苷酸序列为A和B中的一种：A.如SEQIDNO：2所示的cDNA序列；B.如SEQIDNO：3所示的基因组序列。上述水稻低温萌发相关基因OsDJC58在提高水稻低温萌发率或低温萌发水稻育种中的应用。本专利技术专利技术人在水稻种子低温萌发过程的差异转录组学分析发现了一个可被低温明显诱导的基因OsDJC58，该基因编码蛋白含有保守的DnaJ结构域，属于热激蛋白HSP(HeatShockedProtein)家族的成员。本专利技术涉及植物基因克隆以及功能分析，提供了一个提高水稻抗低温萌发率的新基因OsDJC58，该基因位于7号染色体上，基因座位号为LOC_Os07g09450(MSU登录号)，其全长基因组序列为3690bp，包括5′非翻译区(5′UTR)、3个外显子、2个内含子和3′非翻译区(3′UTR)(图1)；其cDNA全长339bp，编码112个氨基酸；OsDJC58编码的蛋白质序列存在DnaJ结构域。一种针对上述水稻低温萌发相关基因OsDJC58的表达载体、表达盒、转基因细胞系或宿主菌。上述针对水稻低温萌发相关基因OsDJC58的表达载体、表达盒、转基因细胞系或宿主菌在提高水稻低温萌发率或低温萌发水稻育种中的应用也属于本专利技术的保护范围。本专利技术水稻低温萌发相关基因OsDJC58的应用是基于该基因受低温萌发诱导后表达量增加，敲除之后显著降低水稻低温萌发的萌发率和萌发指数。将构建的OsDJC58基因敲除载体转化水稻，可以显著降低水稻萌发率和萌发指数。因此，利用OsDJC58基因构建表达载体、表达盒、转基因细胞系、宿主菌，可以为水稻低温萌发提供理论依据，可用于培育低温萌发转基因水稻品种。一种水稻低温萌发相关基因OsDJC58的分子标记检测引物，包括SEQIDNO：4和SEQIDNO：5所示的上游引物和下游引物。上述分子标记检测引物在鉴别低温萌发的水稻品种中的应用，包括如下步骤：利用所述的分子标记检测引物对待检测的水稻品种的种质基因组DNA或者RNA进行扩增，通过基因表达量的变化判断目标品种。一种水稻低温萌发相关基因OsDJC58的分子标记检测试剂盒，包括上述分子标记检测引物。所述的水稻低温萌发相关基因OsDJC58的分子标记检测试剂盒，还包括PCR用酶、PCR用水和PCR用缓冲液中的至少一种。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1.本专利技术利用反转录PCR技术从水稻中克隆到了一个含DnaJ结构域蛋白的基因OsDJC58，证实了其在水稻低温防御中的作用，是一种重要的参与水稻抗逆性的基因。本专利技术有助于了解OsDJC58的作用机制，OsDJC58的克隆为进一步了解水稻低温萌发的遗传调控，抗逆信号传导通路奠定了基础。2.本专利技术提供的OsDJC58基因在低温萌发转基因水稻品种培育中具有较大的应用价值。3.本专利技术提供的基因OsDJC58的分子标记检测引物和包含该引物的检测试剂盒通过基因表达量的变化，快速判定目标品种低温防御水平，选育低温萌发新品种。附图说明图1为OsDJC58的基因组结构图。图2为编码OsDJC58的氨基酸保守结构预测结果图。图3为OsDJC58的系统进化分析图。图4为OsDJC58基因在野生稻中对应编码序列比对图。图5是与敲除载体PRGEB32相连接的序列结构图。图6为OsDJC58敲除纯合突变体测序结果图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻低温萌发相关基因OsDJC58，其特征在于，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种水稻低温萌发相关基因OsDJC58，其特征在于，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO:1所示。


2.根据权利要求1所述的水稻低温萌发相关基因OsDJC58，其特征在于，其核苷酸序列为A和B中的一种：
A.如SEQIDNO：2所示的cDNA序列；
B.如SEQIDNO：3所示的基因组序列。


3.权利要求1或2所述的水稻低温萌发相关基因OsDJC58在提高水稻低温萌发率或低温萌发水稻育种中的应用。


4.一种针对权利要求1或2所述的水稻低温萌发相关基因OsDJC58的表达载体、表达盒、转基因细胞系或宿主菌。


5.权利要求4所述的针对水稻低温萌发相关基因OsDJC58的表达载体、表达盒、转基因细胞系或宿主菌在提高水稻低温萌发率...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖武名，王长龙，罗立新，郭涛，王慧，陈志强，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44