水稻OsbZIP53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OsbZIP53基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用，涉及生物工程技术领域。本发明专利技术通过敲除水稻中OsbZIP53基因，与野生型植株相比，转基因水稻谷粒粒长、粒宽和千粒重均增加；而在水稻中过表达OsbZIP53基因，水稻谷粒粒长、粒宽和千粒重均减少，说明OsbZIP53基因能调控水稻粒型和产量，具有生产应用的潜能。应用的潜能。应用的潜能。

【技术实现步骤摘要】
水稻OsbZIP53基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用


[0001]本专利技术涉及生物工程
，具体涉及水稻OsbZIP53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]种子的休眠、萌发，植株的生长发育及生物与非生物胁迫应答等生物学过程中，不同基因通常有着不同的时空表达特异性和胁迫诱导反应，它们的表达受转录因子的精准调控。碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper，bZIP)蛋白是一类重要的转录因子，在植物中广泛分布，参与调控各种生物学进程。
[0003]粒重是决定水稻产量的重要性状，转录因子OsbZIP47参与调控水稻籽粒的大小和重量。过表达OsbZIP47的转基因植株籽粒细长，而osbZIP47突变体籽粒变宽。研究发现CC类谷氧还蛋白WG1能与OsbZIP47直接互作，并招募转录共抑制子ASP1来抑制OsbZIP47的转录活性；而E3泛素连接酶GW2可以泛素化WG1，并调控WG1的蛋白稳定性。因此，GW2
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WG1
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OsbZIP47构成了一个调控水稻种子发育的通路(Hao J Q，Wang D K，Wu Y B，et a1.The GW2
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WG1
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OsbZIP47 pathway controls grain size and weight in rice[J].Molecular Plant，2021，14(8)：1266
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1280.)。RISBZ1(即OsbZIP58)在水稻灌浆过程中起重要作用，影响种子中游离赖氨酸含量和储藏蛋白积累。研究还发现，OsbZIP58能直接与六个淀粉合成基因OsAGPL3、Wx、OsSSIIa、SBE1、OsBEIIb和ISA2的启动子结合，调节它们的表达，从而调节水稻胚乳中淀粉的生物合成。突变体osbZIP58种子形态异常，总淀粉和直链淀粉含量降低，且支链淀粉的短链比例较高、中链比例较低(Wang J C，Xu H，Zhu Y，Liu Q Q，et al.OsbZIP58，a basic leucine zipper transcription factor，regulates starch biosynthesis in rice endosperm[J].Journal of Experimental Botany，2013，64(11)：3453
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3466.)。此外，锌指蛋白OsLOL1与OsbZIP58互作，并经OsbZIP58激活贝壳杉烯氧化酶基因OsKO2表达，影响GA生物合成，从而促进胚乳糊粉层细胞程序化死亡(programmed cell death，PCD)和种子萌发。OsbZIP76自身无转录激活活性，但它能分别与核因子Y家族转录因子OsNF
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YB1和OsNF
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YB9互作，调控水稻胚乳发育，共同参与储藏物质积累。突变体osbZIP76的胚乳细胞化进程提前，表现出和osnf
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yb1类似的籽粒变小和直链淀粉含量降低等表型(Niu B，Deng H，Li T，et al.OsbZIP76 interacts with OsNF
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YBs and regulates endosperm cellularization in rice(Oryza sativa)[J].Journal of Integrative Plant Biology，2020，62(12)：1983
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1996.)。
[0004]碱性亮氨酸拉链蛋白家族已有多个成员被报道参与调控籽粒的大小和重量，而OsbZIP53调控水稻粒型和粒重的报道并未见。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了水稻碱性亮氨酸拉链蛋白家族转录因子OsbZIP53的应用。具体为水稻OsbZIP53基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用。水稻OsbZIP53蛋白编码基因
OsbZIP53，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。将构建的植物过表达载体pCUbi1390
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OsbZIP53在野生型日本晴中进行表达，发现转基因植株T3代植株的稻谷籽粒粒长和千粒重比野生型植株的相对应指标明显减少，而OsbZIP53基因CRISPR编辑株系的T3代株系稻谷籽粒粒长和千粒重比野生型植株的相对应指标显著增加。可见，本专利技术所述的水稻OsbZIP53蛋白编码基因OsbZIP53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。
[0006]具体的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供了水稻OsbZIP53基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用。
[0008]本专利技术还提供了水稻OsbZIP53基因或其编码的蛋白在调控水稻谷粒粒长、粒宽和粒重中的应用。
[0009]所述OsbZIP53基因的CDs区核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，OsbZIP53基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。
[0010]本专利技术还提供了一种提高水稻产量的方法，在水稻作物中沉默或敲除OsbZIP53基因。所述OsbZIP53基因的CDs区核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0011]具体的，包括以下步骤：
[0012](1)构建OsbZIP53基因沉默或敲除载体；
[0013](2)将步骤(1)构建的OsbZIP53基因沉默或敲除载体导入水稻的细胞中，将CDs区核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的OsbZIP53基因沉默或敲除，培养后获得转基因植株。
[0014]优选的，载体为pCAMBIA1300。
[0015]转化受体植物时，可采用农杆菌介导转化的方法，所述农杆菌基因工程菌具体可以为农杆菌EHA105菌株。步骤(2)将OsbZIP53基因沉默或敲除载体转入农杆菌基因工程菌后，侵染水稻的细胞。
[0016]所述受体植物为水稻。所述水稻的品种可以为粳稻日本晴(Nipponbare)或中花11(ZH11)，但不仅限于日本晴或中花11。
[0017]优选的，农杆菌侵染的细胞来源为水稻种子诱导的愈伤组织。除了水稻种子诱导的愈伤组织，也包括水稻植株上取得的组织样品诱导的愈伤组织，或者是其他在转基因后能够培育出植株的方式也可以。
[0018]本专利技术具备的有益效果：
[0019]本专利技术通过敲除水稻中OsbZIP53基因，与野生型植株相比，转基因水稻谷粒粒长、粒宽和千粒重均增加；而在水稻中过表达OsbZIP53基因，水稻谷粒粒长、粒宽和千粒重均减少，说明OsbZIP53基因能调控水稻粒型和产量，具有生产应用的潜能。
附图说明
[0020]图1为转基因株系潮霉素鉴定图，其中CK
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：日本晴野生型株系；CK+：含潮霉素基因载体。
[0021]图2为OsbZIP53基因的基因结构和敲除突变体的突变类型图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻OsbZIP53基因或其编码的蛋白在提高水稻产量中的应用。2.水稻OsbZIP53基因或其编码的蛋白在调控水稻谷粒粒长、粒宽和粒重中的应用。3.如权利要求1或所述的应用，其特征在于，所述OsbZIP53基因的CDs区核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，OsbZIP53基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。4.一种提高水稻产量的方法，其特征在于，在水稻作物中沉默或敲除OsbZIP53基因。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述OsbZIP53基因的CDs区核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄂志国，吴丽娟，何禹畅，韩聪，王磊，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：