水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用制造技术

本发明专利技术公开了水稻OsASN2基因或其相关序列在提高水稻产量中的应用，属于生物工程和育种术领域。本发明专利技术将OsASN2构建于过表达载体上，在水稻ZH11中表达，发现OsASN2超表达转基因植株有效穗数、单株总粒数、单株产量显著增多，进而提高水稻产量。可见，OsASN2基因是一个潜在的可作为基因工程提高水稻产量的靶点，具有重要的应用价值。有重要的应用价值。有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用


[0001]本专利技术属于生物工程和育种
，具体涉及水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用。

技术介绍

[0002]水稻是世界上重要的粮食作物，也是我国主要的粮食作物，提高水稻产量对于确保粮食安全具有重要意义。水稻产量由有效穗数、穗粒数、结实率、千粒重这几个要素决定。光照、温度、水分、病虫害等也影响水稻的产量。
[0003]由于传统育种所用的亲本亲缘关系较近，目前利用传统育种技术突破水稻产量变得越来越难。从基因工程的角度来提高水稻产量已经在实验中得到证实。尽管基因工程技术在粮食作物的应用上还需慎重，储备一些产量相关的功能基因对于保护粮食安全具有重要作用。
[0004]氨基酸代谢在生物体生长发育过程中起重要作用。天冬酰胺代谢是植物氮代谢和碳代谢的重要过程。天冬酰胺合酶催化氨基从谷氨酰胺向天冬氨酸的转移，产生谷氨酸和天冬酰胺。AS及其编码基因ASN在原核生物、植物、动物中均已被鉴定。原核生物中有两种结构各异的AS催化合成天冬酰胺，其中asnA类天冬酰胺合酶主要利用游离铵作为氨基来源。植物的AS与原核生物的asnB类AS同源，序列保守，主要利用谷氨酰胺作为氨基来源(Gaufichon etal.,2010)。将大肠杆菌(Escherichia coli)的ASN
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A超表达于植物，会对植物的生物量具有正面效应。目前植物ASN基因功能主要分为以下几大类：
[0005](1)ASN影响营养器官的氨基酸含量及生物量。Brears等人将豌豆的PisASN1超表达于烟草不仅使得叶片中的天冬酰胺含量增加，而且使烟草植株生物量增加(Brears et al.,1993)；水稻OsASN1的T
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DNA插入突变体和CRISPR敲除突变体均表现出株高降低、根长变短、分蘖减少等营养生长受阻的表型(Luo et al.,2019)；AtASN2主要在叶片韧皮部伴胞表达，突变之后会导致更少的
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N流向库器官，植株生长矮小并且推迟衰老，叶片的天冬酰胺含量减少(Gaufichon et al.,2013)。
[0006](2)ASN增强氨基酸转移到生殖器官，进而促进生殖器官生长发育。拟南芥AtASN1的表达量高造成花和发育果荚的游离氨基酸增加、种子可溶性蛋白和氮含量增加(Lam et al.,2003；Gaufichon et al.,2017)；水稻OsASN1超表达植株籽粒中的氨基酸、蛋白质、氮含量增加，产量与野生型相比无变化，在低氮的环境下产量下降较野生型少(Lee et al.,2020)。
[0007](3)ASN在种子发育过程中具有重要的生理功能。Gaufichon等通过突变体的研究发现AtASN1在球心胚到心形胚的发育过程中，发挥重要的作用(Gaufichon et al.,2017)。
[0008](4)ASN在逆境中增强植物的天冬酰胺合成，通过加速老叶的营养转移为新生器官提供营养。例如，AtASN2在营养生长期逆境条件下介导叶片氮的再利用(Maaroufi
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Dguimi et al.,2011)；小麦幼苗TaASN1受盐胁迫、渗透胁迫和外源脱落酸的显著诱导(Wang et al.,2005)。
[0009]水稻的AS有2个同工酶，分别由OsASN1、OsASN2编码。OsASN1在根部天冬酰胺合成中发挥重要的作用，OsASN1主要表达于根的表皮、外皮层、厚壁组织，并且受外界铵诱导上调表达(Ohashi et al.,2015)。OsASN2的表达不受铵的诱导(Ohashi et al.,2015)，且OsASN2在叶韧皮部伴胞，灌浆期的穗，种子韧皮部薄壁细胞、背部维管束珠心表皮、珠心突起中表达(Nakano et al.,2000)，暗示了OsASN2在地上部分发挥重要作用。虽然水稻中已有对OsASN1的作用报道，但是OsASN2的生物学功能仍缺乏。关于OsASN2蛋白在提高水稻产量中的应用未见报道。

技术实现思路

[0010]为解决相关问题，本专利技术的首要目的在于提供水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用。水稻OsASN2基因(在MSU数据库中的登录号为LOC_Os06g15420/在RAP
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DB数据库中的登录号为Os06g0265000)，基因的全长如SEQ ID NO.1所示，其cDNA序列如SEQ ID NO.2所示，其CDS序列如SEQ ID NO.3所示，共编码876个氨基酸，如SEQ ID NO.4所示。本专利技术将OsASN2构建于过表达载体上，在水稻ZH11中表达，发现OsASN2超表达转基因植株有效穗数、单株总粒数、单株产量显著增多。可见，OsASN2基因是一个潜在的可作为基因工程提高水稻产量的靶点，具有重要的应用价值。以往已发现该基因的同源基因OsASN1在减氮条件下具有维持产量的效果，本专利技术首次发现OsASN2基因在正常施氮条件下具有显著增产效果。
[0011]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用。
[0013]进一步地，所述OsASN2基因的碱基序列如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2或SEQ ID NO.3所示；其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。
[0014]进一步地，所述的应用为水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻有效穗数中的应用。
[0015]进一步地，所述的应用为水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻单株总粒数中的应用。
[0016]进一步地，所述的应用为水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻单株产量中的应用。
[0017]进一步地，所述的应用为在培育高产水稻中的应用。
[0018]更进一步地，所述的应用包括以下步骤：
[0019](1)构建OsASN2基因过表达载体；
[0020](2)将过表达载体导入受体水稻细胞中，将OsASN2基因过表达，获得转基因植株。
[0021]进一步地，步骤(1)中所述的过表达载体的基础载体为双元植物表达载体。
[0022]更进一步地，所述的双元植物表达载体为pOx。
[0023]进一步地，步骤(2)中所述的受体水稻包括但不限于ZH11品种。
[0024]进一步地，步骤(2)中所述的导入包括但不限于农杆菌侵染的转基因方式。
[0025]更进一步地，所述的农杆菌浸染的细胞来源为水稻种子诱导的愈伤组织。
[0026]更进一步地，所述的农杆菌包括但不限于农杆菌EHA105菌株。
[0027]一种调控水稻产量的制剂，其主要活性成分为水稻OsASN2基因编码的蛋白，或过
表达OsASN2基因的元件或载体。
[0028]进一步地，所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用，其特征在于：所述OsASN2基因的碱基序列如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2或SEQ ID NO.3所示；其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的应用为水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻有效穗数中的应用。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的应用为水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻单株总粒数中的应用。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的应用为水稻OsASN2基因或其编码的蛋白在提高水稻单株产量中的应用。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的应用为在培育高产水稻中的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的应用包括以下步骤：(1)构建OsASN2基因过表达载...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡锐，钟旭华，梁开明，潘俊峰，邱迪洋，杨武，刘彦卓，傅友强，胡香玉，李妹娟，
申请(专利权)人：广东省农业科学院水稻研究所，
类型：发明
国别省市：