水稻转录因子OsWRKY53在负调控水稻孕穗期耐冷性中的应用，本发明专利技术的目的是提供一种水稻转录因子OsWRKY53在负调控水稻孕穗期耐冷性中的新应用，对提高水稻低温胁迫下的产量提供了重要理论依据。本发明专利技术发现OsWRKY53参与调控水稻孕穗期耐冷性的新功能，解析OsWRKY53负向调控水稻孕穗期耐冷性的分子机制。低温处理会导致水稻花药中的GA含量下降，但oswrky53突变体中的GA含量显著高于野生型。实验表明OsWRKY53能够直接结合并抑制GA相关生物合成基因OsGA20ox1、OsGA20ox3、OsGA3ox1的转录活性，从而负调控水稻花药中的GA含量，负调控水稻孕穗期耐冷性。
【技术实现步骤摘要】
水稻转录因子OsWRKY53在负调控水稻孕穗期耐冷性中的应用
本专利技术涉及一种水稻转录因子OsWRKY53的新用途。
技术介绍
水稻是一种重要的粮食作物，世界上一半以上的人口以其为主食。近年来，由于气候异常，本应炎热的夏季经常出现低温等恶劣天气，孕穗期冷害已经成为了主要的自然灾害。因此，解决孕穗期冷害问题，挖掘耐冷基因及解析其功能，对于提高水稻的产量，保证粮食安全具有十分重要的现实意义。GA，即赤霉素，是常见的植物激素，参与调控水稻孕穗期耐冷性，低温处理会导致水稻花药中的GA含量下降，花粉育性变差，结实率下降，而外源施加GA会一定程度的恢复结实率下降的表型，GA信号突变体slr1-d1、slr1-d3、gid1-8在低温处理后结实率相比于对照材料显著下降，充分说明GA与水稻的孕穗期耐冷性调控之间存在着直接的关系。水稻在孕穗期若遇上低温冷害，枝梗及颖花分化不良，每穗粒数减少，结实率大幅下降，容易造成水稻减产。因此研究孕穗期低温胁迫对于水稻产量具有重要的影响，对培育耐低温水稻品种以保障我国粮食高产具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水稻转录因子OsWRKY53在负调控水稻孕穗期耐冷性中的新应用，对提高水稻低温胁迫下的产量提供了重要理论依据，具有广阔的应用前景。本专利技术提供水稻转录因子OsWRKY53在负调控水稻孕穗期耐冷性中的应用。进一步的，转录因子OsWRKY53基因负调控GA生物合成基因GA20ox1、GA20ox3、GA3ox1的转录。进一步的，OsWRKY53基因过表达转基因水稻花粉育性变差、结实率下降。进一步的，oswrky53突变体低温处理后花粉育性及结实率都高于野生型。进一步的，oswrky53突变体花药中的GA含量高于野生型。进一步的，将转录因子OsWRKY53基因敲除，得到水稻孕穗期耐冷性能提高的转基因植物。本专利技术的有益效果：本专利技术的OsWRKY53基因敲除突变体转基因水稻能够显著提高水稻孕穗期耐冷性，经过一系列实验分析发现，OsWRKY53能够负向调控水稻花药中的GA含量，从而负调控水稻孕穗期耐冷性，这一发现在之前从未被报道。本专利技术发现OsWRKY53基因过表达转基因水稻花粉育性变差、结实率下降，低温处理后结实率显著下降，表现出GA缺失的表型；oswrky53突变体低温处理后花粉育性及结实率都显著高于野生型；GA含量的定发现，oswrky53突变体花药中的GA含量显著高于野生型，生化实验表明，OsWRKY53通过与GA20ox1、GA20ox3、GA3ox1基因的启动子相结合抑制它们的转录，负向调控花药GA水平，最终负向调控水稻孕穗期耐冷性。水稻转录因子OsWRKY53作为水稻孕穗期耐冷性负调控因子的这一发现，挖掘了OsWRKY53的新功能，对提高水稻低温胁迫下的产量提供了重要理论依据，具有广阔的应用前景。附图说明图1为龙粳11、OsWRKY53过表达转基因水稻穗型图图2为龙粳11、OsWRKY53过表达转基因水稻结实率统计结果图3为龙粳11、oswrky53突变体穗型图图4为龙粳11、oswrky53突变体结实率统计结果图5为龙粳11、oswrky53突变体、OsWRKY53过表达转基因水稻正常条件及15℃低温处理后的穗型图图6为龙粳11、oswrky53突变体、OsWRKY53过表达转基因水稻正常条件及15℃低温处理后的结实率统计结果图7为龙粳11、oswrky53突变体、OsWRKY53过表达转基因水稻在15℃低温处理后的相对结实率统计结果图8为龙粳11、oswrky53突变体、OsWRKY53过表达转基因水稻在15℃低温处理后的花药活力图图9为龙粳11、oswrky53突变体、OsWRKY53过表达转基因水稻在15℃低温处理后的花药活力统计结果图10为龙粳11、oswrky53突变体正常条件及18℃低温处理后花药中GA含量的检测结果图11为龙粳11、oswrky53突变体正常条件及15℃低温处理后幼穗中GA生物合成基因的表达量检测结果图12为OsGA20ox1、OsGA20ox3、OsGA3ox1启动子序列分析结果，图中黑色长方形图标代表W-box基序。图13为EMSA实验证明OsWRKY53可以直接结合OsGA20ox1、OsGA20ox3、OsGA3ox1启动子结果图14为原生质体瞬时表达实验验证OsWRKY53抑制OsGA20ox1的转录活性结果图15为稻花香2号及其遗传背景下oswrky53突变体植株正常条件及15℃低温处理后的穗型图图16为稻花香2号及其遗传背景下oswrky53突变体植株正常条件及15℃低温处理后结实率统计结果图17为稻花香2号及其遗传背景下oswrky53突变体植株在15℃低温处理后相对结实率统计结果图18为龙稻16号及其遗传背景下oswrky53突变体植株正常条件及15℃低温处理后的穗型图图19为龙稻16号及其遗传背景下oswrky53突变体植株正常条件及15℃低温处理后结实率统计结果图20为龙稻16号及其遗传背景下oswrky53突变体植株正常条件及15℃低温处理后结实率统计结果具体实施方式下面对本专利技术的实施例做详细说明，以下实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。对对照材料及相应的oswrky53突变体植株及OsWRKY53过表达转基因植株进行孕穗期低温处理，并统计其结实情况。通过分子生物学、生物化学、遗传学等手段验证OsWRKY53能够直接结合GA相关生物合成基因的启动子并抑制其转录，从而负调控水稻花药中的GA含量，负调控水稻孕穗期耐冷性。实施例1：水稻孕穗期负调控因子OsWRKY53的生物学功能验证观察野生水稻品种龙粳11、龙粳11背景下的oswrky53突变体植株及OsWRKY53过表达转基因植株发现，OsWRKY53过表达植株相比于对照材料龙粳11结实率显著下降(如图1、2所示)。而oswrky53突变体植株与对照材料龙粳11相比结实率基本一致(如图3、4所示)。这暗示着OsWRKY53极有可能参与水稻孕穗期耐冷性的调控。以野生水稻品种龙粳11、龙粳11背景下的oswrky53突变体植株及过表达转基因植株为实验材料，在水稻主蘖生长到水稻的剑叶与倒二叶叶枕距为-5～0cm(即花药处于减数分裂期至单核期)时对水稻进行15℃低温处理4天、5天后转移回正常的生长条件，在成熟时统计主穗的总粒数、实粒数、结实率。结果如图5、6、7所示(图6和7中□表示龙粳11，■表示oswrky53突变体植株，表示OsWRKY53过表达转基因植株)，oswrky53突变体植株相比于对照材料在低温处理后结实率显著提高。在同样的处理条件下，处理4天、5天后转移回正常的生长条件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水稻转录因子OsWRKY53在负调控水稻孕穗期耐冷性中的应用。/n
【技术特征摘要】
1.水稻转录因子OsWRKY53在负调控水稻孕穗期耐冷性中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于转录因子OsWRKY53基因负调控GA生物合成基因GA20ox1、GA20ox3、GA3ox1的转录。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于OsWRKY53基因过表达转基因水稻花粉育性变差和结实率下降。
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【专利技术属性】
技术研发人员：田晓杰，卜庆云，王臻昱，李秀峰，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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