本发明专利技术公开了水稻OsGA20ox2蛋白及其编码基因在提高植物抗非生物胁迫中的用途。本发明专利技术分别采用超表达和CRISPR敲除技术将水稻OsGA20ox2基因在水稻中进行超表达或进行敲除突变，根据转基因水稻植株的表型变化发现，在水稻中超表达OsGA20ox2基因能够显著改善水稻抵御干旱或渗透胁迫的能力，因此，水稻OsGA20ox2蛋白及其编码基因能够应用于提高植物对于非生物胁迫抗性，包括：将水稻OsGA20ox2基因在植物中进行过表达得到转基因植物，所得到的转基因植物对于干旱胁迫或渗透胁迫的抗性明显增强。本发明专利技术在改良、增强水稻抗逆性以及加速抗逆分子育种进程等方面具有应用前景。及加速抗逆分子育种进程等方面具有应用前景。及加速抗逆分子育种进程等方面具有应用前景。
Application of rice osga20ox2 protein and its coding gene in improving plant resistance to abiotic stress
【技术实现步骤摘要】
水稻OsGA20ox2蛋白及其编码基因在提高植物抗非生物胁迫中的用途
[0001]本专利技术涉及水稻OsGA20ox2蛋白及其编码基因的新用途，尤其涉及水稻OsGA20ox2蛋白及其编码基因在提高植物抗非生物胁迫中的新用途，属于水稻OsGA20ox2蛋白及其编码基因的新用途领域。
技术介绍
[0002]水稻(Oryza sativa L)是世界三分之一人口的主食是我国主要的粮食作物，对确保中国粮食安全至关重要。21世纪以来干旱持续时间越来越长，而且季节性、区域性和水质性干旱形势亦愈发严峻。尽管在水稻抗逆耐盐基因功能解析和分子育种、等方面取得了一系列重大进展，抗逆分子调控机制解析仍是当前逆境研究的重要课题。
[0003]本专利技术人课题组前期通过蛋白互作发现OsGA20ox2（gibberellin 20 oxidase 2, putative, expressed）除了可以与抗逆侯基因OsGA2ox8，OsDRAP1相互作用，并且OsGA2ox8、OsDRAP1都受ABA诱导上调表达。研究表明植物的胁迫耐受能力对植物激素极其敏感，在农业生产中通过施加化学生长抑制剂抑制赤霉素(GAs)的生物合成，可以显著降低多种作物的株高并提高其耐旱性，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 (Rademacher W .Growth retardants:effects ongibberellin biosynthesis and other metabolic pathways .Annual Review of PlantPhysiology and Plant Molecular Biology ,2000 ,51:501
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531 .)。GA生物合成和失活的最后步骤是由可溶性2
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氧戊二酸依赖性双加氧酶(2
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ODDs)催化的，GA20氧化酶催化GA12和 GA53的多级氧化形成C19骨架。大量实验证据表明，编码双加氧酶的基因是调控GA生物合成途径的主要位点(Lo S .F .,Yang S .Y .,Chen K .T .,et al .A novel class of gibberellin 2
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oxidases control semidwarfism,tillering,and root development in rice .The Plant Cell ,2008 , 20(10):2603
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2618 .)，从而参与调控植物的生长发育和外界环境胁迫应答反应。OsGA20ox2在拟南芥中的同源基因为AtGA20ox1（At4G25420），已有的研究显示当将 AtGA20ox1关键氨基酸突变后，突变体表现出明显的生长发育迟缓，株高明显降低（Luo Y., Dong X., Yu T., et al. A Single Nucleotide Deletion in Gibberellin 20
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oxidase 1 Causes Alpine Dwarfism in Arabidopsis. Plant Physiology, 2015, 168(3): 930
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937.），在水稻中过表达 AtGA20ox1基因可以显著提高穗粒数和单株产量（228.Wu Y., Wang Y., Mi X.F., et al. The QTL GNP1 encodes GA20ox1, which increases grain number and yield by increasing cytokinin activity in rice panicle meristems. PLoS Genetic, 2016, 12(10): e1006386.），迄今为止，未见水稻中OsGA20ox2蛋白或其编码基因在提高植物抗干旱胁迫作用的任何报道。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在于提供水稻OsGA20ox2蛋白或其编码基因在提高植物抗非生
物胁迫中的用途。
[0005]为了实现上述之专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术的一方面是提供水稻OsGA20ox2蛋白或其编码基因在提高植物抗非生物胁迫中的用途；优选的，所述的非生物胁迫包括干旱胁迫或渗透胁迫。
[0006]本专利技术的第二方面是提供了一种提高植物对非生物胁迫抗性的方法，包括：将水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因在植物中进行过表达得到转基因植物；所得到的转基因植物对于非生物胁迫的抗性增强；譬如：将水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因可操作的与表达调控元件相连接，得到在植物中表达该编码基因的重组植物表达载体；将所述重组植物表达载体转化受体植物，使水稻几丁质编码基因在植物中进行过表达；优选的，所述的非生物胁迫包括干旱胁迫或渗透胁迫。
[0007]作为本专利技术一种优选的具体实施方案，所述的提高植物对非生物胁迫抗性的具体方法包括：（1）构建含有水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因的重组植物表达载体；（2）将所构建的重组植物表达载体转化到受体植物组织或植物细胞中；（3）培育筛选得到对非生物胁迫抗性提高的转基因植物。
[0008]本专利技术的第三方面是提供了一种培育抗非生物胁迫的植物新品种的方法，包括：（1）构建含有水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因的重组植物表达载体；（2）将所构建的重组植物表达载体转化到受体植物组织或植物细胞中；（3）培育筛选得到对非生物胁迫抗性提高的植物新品种；优选的，所述的非生物胁迫包括干旱胁迫或渗透胁迫。
[0009]本专利技术进一步提供了含有所述水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因的重组植物表达载体以及含有所述重组植物表达载体的重组宿主细胞；将所述水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因可操作的与表达调控元件相连接得到重组植物表达载体；该重组植物表达载体可以由5
′
端非编码区，水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因和3
′
非编码区组成；其中，所述的5
′
端非编码区可以包括启动子序列、增强子序列或/和翻译增强序列；所述的启动子可以是组成性启动子、诱导型启动子、增强型启动子、组织或器官特异性启动子；所述的3
′
非编码区可以包含终止子序列、mRNA切割序列等。合适的终止子序列可取自根癌农杆菌的Ti
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质粒，例如章鱼碱合成酶和胭脂碱合成酶终止区。
[0010]所述重组植物表达载体还可含有用于选择转化细胞的选择性标记基因，用于选择经转化的细胞或组织。所述标记基因包括：编码抗生素抗性的基因以及赋予除草化合物抗性的基因等。此外，所述的标记基因还包括表型标记，例如β
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半乳糖苷酶和荧光蛋白等。
[0011]作为一种参考的具体实施方案，所述重组植物表达载体构建包括：在植物表达载体pMDC43的GFP下游attR1与attR2之间插入水稻OsGA20ox2蛋白的编码本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.水稻OsGA20ox2蛋白或水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因在提高植物对于非生物胁迫抗性中的用途。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的非生物胁迫包括干旱胁迫或渗透胁迫。3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的植物是农作物。4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，所述的农作物是水稻。5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述水稻OsGA20ox2蛋白的氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示；水稻OsGA20ox2蛋白的编码基因的CDS的核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示。6.一种提高植物对非生物胁迫抗性的方法，其特征在于，包括：将水稻OsGA20ox2编码基因在植物中进行过表达得到转基因植物；所得到的转基因植物对于非生物胁迫抗性增强。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括：（1）构建含有水稻OsGA20ox2编码基因的重组植物表达载体；（2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文生，王善文，傅彬英，赵秀琴，徐建龙，张帆，王银晓，尹明，
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：
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