通过过表达锌指蛋白OsCIP3增强水稻低温耐受性的方法技术

本发明专利技术公开了通过过表达锌指蛋白OsCIP3增强水稻低温耐受性的方法。本发明专利技术提供了OsCIP3蛋白或其相关生物材料在调控植物低温耐受性中的应用；所述相关生物材料为能够表达所述OsCIP3蛋白的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。本发明专利技术实验显示向中花11中导入OsCIP3蛋白的编码基因后植株的低温耐受性提高；而降低中花11中OsCIP3的表达后植株的低温耐受性明显降低。证明OsCIP3蛋白及其编码基因可以调控植物的低温耐受性性，对于培育植物耐低温新品种具有重要意义。有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
通过过表达锌指蛋白OsCIP3增强水稻低温耐受性的方法


[0001]本专利技术涉及基因工程领域，具体涉及通过过表达锌指蛋白OsCIP3增强水稻低温耐受性的方法。

技术介绍

[0002]水稻(Oryza sativa L.)起源于热带亚热带地区，最适温度为25
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30℃，相对于小麦、燕麦等作物更易受到低温胁迫(Zhang Q,Chen QH,Wang SL,et al.Rice and cold stress:methods for its evaluation and summary of cold tolerance-related quantitative trait loci.Rice:2014,7:24-26.)。根据不同温度范围内起作用的温度和各种生理机制，植物中的低温胁迫可以分冷害(chilling damage)和冻害(freezing injury)两大类。冷害是指0
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20℃的低温伤害，在热带和亚热带地区，冷害是最主要的低温胁迫，植物对这种伤害的适应性叫抗冷性(Suh JP,Jeung JU,Lee JI,et al.Identification and analysis of QTLs controlling cold tolerance at the reproductive stage and validation of effective QTLs in cold-tolerant genotypes of rice(Oryza sativa L.).Theoretical and Applied Genetics:2010,120:985
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995.；Xu LM,Zhou L,Zeng YW,et al.Identification and mapping of quantitative trait loci for cold tolerance at the booting stage in a japonica rice near-isogenic line.Plant Science:2008,174:340
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347.)；冻害是指0℃以下的低温环境使作物体内结冰，从而对作物造成的伤害。在温带气候区域，低温胁迫可以诱导冷驯化，使得植物适应这种伤害从而抵御低温，植物对这种伤害的适应性叫做抗冻性。低温胁迫在水稻生长发育的不同时期危害性大不相同(Jena,KK,Kim,et al.Identification of cold-tolerant breeding lines by quantitative trait loci associated with cold tolerance in rice.Crop Science:2012,52:517
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523.)。水稻在发芽期遭遇低温胁迫会严重降低出芽率，亦导致烂秧死苗；而苗期温度低于15℃便会影响水稻的生长(Zhang Q,Chen QH,Wang SL,et al.Rice and cold stress:methods for its evaluation and summary of cold tolerance-related quantitative trait loci.Rice:2014,7:24-26.)，长期受低温胁迫后，叶片失绿泛黄，卷曲呈枯萎状，严重时会产生黄色条状斑纹；孕穗期低于17℃会减少颖花数、抑制小穗发育、延长抽穗天数并且降低穗抽出度(Zhang ZY,Li JH,Li F,et al.OsMAPK3 phosphorylates OsbHLH002/OsICE1 and inhibits its ubiquitination to activate OsTPP1 and enhances rice chilling tolerance.Developmental Cell:2017,43(6):731
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743)；开花期持续遭遇低温,会降低受精结实率造成空壳瘪粒，直接影响最终产量。当胁迫来临时，植物虽然不能像动物一样通过移动来躲避，但却可以通过改变内部调控网络使自己免受迫害。长期以来，水稻就在自然或人工选择下进化出了应对低温胁迫的复杂机制(Chen L,Zhao Y,Xu S,et al.OsMADS57 together with OsTB1 coordinates transcription of its target OsWRKY94and D14 to switch its organogenesis to defense for cold adaptation in rice.New Phytologist:2018,218:219
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231.)。然而对
L,et al.Phytochrome B negatively affects cold tolerance by regulating OsDREB1 gene expression through phytochrome interacting factor-like protein OsPIL16 in rice.Frontiers in Plant Science:2016,7:1963
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1975.)。
[0004]锌指蛋白(ZFP)最早在非洲爪蟾的卵母细胞中发现，是一类具有指状结构域的转录因子，锌指蛋白在植物中非常丰富且具有多种功能，包括DNA结合功能和转录调节功能，与真核生物的生长发育和抗逆相关。锌指蛋白因其结构与特征得名。在锌指蛋白中，几个保守的氨基酸(一般为半胱氨酸Cys与组氨酸His)与一个Zn
2+
结合，形成一个相对独立的区域。根据结构域中半胱氨酸和组氨酸的残基数目和围绕Zn
2+
所形成的空间结构，锌指蛋白可以分为：C2H2、C2C2和C3H等亚类。其中，C2H2型(也称TFIIIA型)ZFP是研究最多也是最为深入的一类(Xiang J,Li L,Chen X.Progress in the study of abiotic stress-related zinc finger protein genes in plant.ActaAgriculturaeNucleataeSinica:2012,26:666
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672,716.；CiftciYilmaz S,Mittler R.The zinc finger network of plants.Cellular and Molecular Life Sciences：2008,65:1150
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1160.)，目前为止，已经报道了包括矮牵牛，拟南芥，小麦和水稻在内的植物中的C2H2锌指蛋白，且这些蛋白中的大多数在锌指结构域中具有植物特异的QALGGH基序(Huang J,Wang JF,Zhang HS.Structure and function of plant C2H2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.OsCIP3蛋白或其相关生物材料在调控植物低温耐受性中的应用；所述相关生物材料为能够表达所述OsCIP3蛋白的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系；所述OsCIP3蛋白为如下任一所示蛋白质：(A1)氨基酸序列为SEQ ID No.1的蛋白质；(A2)将SEQ ID No.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；(A3)与(A1)-(A2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；(A4)在(A1)-(A3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述OsCIP3蛋白在所述植物中的表达量和/或活性提高，所述植物的低温耐受性提高；和/或所述OsCIP3蛋白在所述植物中的表达量和/或活性降低，所述植物的低温耐受性降低。3.一种培育低温耐受性改变的植物品种的方法，为如下方法A1或方法A2：方法A1：一种培育低温耐受性提高的植物品种的方法，包括使受体植物中OsCIP3蛋白的表达量和/或活性提高的步骤；方法A2：一种培育低温耐受性降低的植物品种的方法，包括使受体植物中OsCIP3蛋白的表达量和/或活性降低的步骤；所述OsCIP3蛋白为如下任一所示蛋白质：(A1)氨基酸序列为SEQ ID No.1的蛋白质；(A2)将SEQ ID No.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；(A3)与(A1)-(A2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；(A4)在(A1)-(A3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。4.一种培育低温耐受性改变的转基因植物的方法，为如下方法B1或方法B2：方法B1：一种培育低温耐受性提高的转基因植物的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：种康，郭晓玉，鲁瑞琪，郑双双，徐云远，
申请(专利权)人：中国科学院植物研究所，
类型：发明
国别省市：