本发明专利技术涉及基因工程技术领域，本发明专利技术公开了基因OsGRP3及OsGRP162在水稻高温抗性改良方面的应用。基因OsGRP3的基因组DNA序列如SEQ ID NO.1所示，基因OsGRP162的基因组DNA序列如SEQ ID NO.2所示。在水稻中通过基因编辑突变OsGRP3与OsGRP162基因，所得基因编辑植株在热胁迫下，水稻幼苗生存率降低，水稻成熟期产量下降。下降。下降。
【技术实现步骤摘要】
OsGRP3和OsGRP162在水稻耐热胁迫中的应用
[0001]本专利技术涉及基因工程
，具体涉及基因OsGRP3及OsGRP162在水稻耐热胁迫抗性改良中的应用。
技术介绍
[0002]水稻是世界上重要的粮食作物之一，然而全球变暖引发的高温热害已经成为水稻生产的最大威胁。高温会对水稻的生长发育产生不利的影响，进而影响水稻的产量和品质。水稻在生长和发育的几乎所有阶段，包括营养生长期、生殖期和灌浆期都对高温敏感。有苗期高温胁迫会强烈抑制水稻种子发芽，导致幼苗死亡，分蘖数降低。生殖期高温胁迫显著降低水稻的结实率，灌浆期的高温胁迫导致稻谷粒重和品质降低。水稻在长期进化过程中形成了对环境温度变化的响应机制，包括感受高温、高温信号传导、下游基因表达调控以及多重相关的代谢和生理反应。然而关于水稻高温抗性的遗传基础仍然有待进一步研究。
[0003]甘氨酸富含蛋白(Glycine Rich Protein，GRP)是植物中广泛存在的一类蛋白质，被发现能够参与植物对一系列环境胁迫的响应。基因OsGRP3(LOC_Os03g46770)和OsGRP162(LOC_Os12g43600)在水稻耐热胁迫中的作用未知。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供基因OsGRP3和OsGRP162基因的用途，即在水稻耐热胁迫抗性中的应用。
[0005]本专利技术提供的基因OsGRP3和OsGRP162编码两个甘氨酸富集的RNA结合蛋白，MSU基因编号分别为LOC_Os03g46770和LOC_Os12g43600。基因OsGRP3的基因组DNA全长包含1238个碱基，具体序列如SEQ ID NO.1所示，编码区全长为489个碱基，具体序列如SEQ ID NO.3所示。基因OsGRP162的基因组DNA全长包含977个碱基，具体序列如SEQ ID NO.2所示，编码区全长为489个碱基，具体序列如SEQ ID NO.4所示。基因OsGRP3和OsGRP162都编码含有162个氨基酸的蛋白质，具体氨基酸序列如SEQ ID NO.5和SEQ ID NO.6所示。蛋白质OsGRP3与OsGRP162的N端含有RNA识别基序(RNA recognition motif，RRM)，C端为甘氨酸富集域(glycine
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rich domain，GRP)。两者基因组DNA见图1，蛋白质结构见图2。
[0006]作为本专利技术应用的改进：在水稻野生型(ZH11)中同时突变基因OsGRP3与OsGRP162，所得基因编辑突变体植株在热胁迫下，水稻幼苗生存率降低，生殖期水稻结实率下降，产量下降。
[0007]突变基因OsGRP3与OsGRP162双突变体材料dm
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1中的OsGRP3氨基酸序列如SEQ ID NO.7所示，OsGRP162氨基酸序列如SEQ ID NO.8所示。突变基因OsGRP3与OsGRP162双突变体材料dm
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2中的OsGRP3氨基酸序列如SEQ ID NO.9所示，OsGRP162氨基酸序列如SEQ ID NO.10所示。
[0008]在本专利技术所涉及的热胁迫实验中，水稻营养生长期采用的热胁迫温度为45℃，水稻生殖期采用的热胁迫温度为38℃。
[0009]本专利技术的方案具体如下：
[0010]本专利技术提供的基因OsGRP3及OsGRP162在水稻耐热胁迫中的应用，基因OsGRP3及OsGRP162的基因组DNA序列为：
[0011]i)SEQ ID NO.1及SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；或
[0012]ii)SEQ ID NO.1及SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列；或
[0013]iii)与i)或ii)的核苷酸序列具有90％以上同源性且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。
[0014]本专利技术提供的控制水稻热胁迫抗性基因为OsGRP3及OsGRP162，基因序列来自水稻品种ZH11，两者编码区序列(CDS)全长皆为489个碱基，分别如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。基因OsGRP3及OsGRP162都编码具有162个氨基酸的蛋白，如SEQ ID NO.5和SEQ ID NO.6所示，在水稻耐热胁迫中的功能未知。进一步研究发现，在热胁迫时基因OsGRP3及OsGRP162的表达上调，在水稻耐高温方面发挥重要的作用。
[0015]基因OsGRP3及OsGRP162在水稻高温抗性改良方面的应用，在水稻中同时突变OsGRP3及OsGRP162基因，所得基因编辑植株在热胁迫下，水稻幼苗生存率降低，水稻成熟期产量下降。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0017]本专利技术首次揭示了基因OsGRP3及OsGRP162在水稻耐高温抗性改良方面的功能。蛋白质OsGRP3及OsGRP162含有RNA结合功能域，能够直接结合RNA，调控热胁迫响应基因的选择性剪接，影响热胁迫响应基因的表达。通过在水稻品种ZH11中突变OsGRP3及OsGRP162基因，发现基因编辑突变体植株在热胁迫下幼苗存活率降低，生殖期水稻结实率下降。转录组测序发现在热胁迫下基因编辑突变体植物中热胁迫相关基因表达受到影响，热胁迫相关基因mRNA出现错误的选择性剪接。综上所述，本专利技术提供基因OsGRP3及OsGRP162在水稻耐热胁迫抗性改良方面的作用。基因OsGRP3及OsGRP162作为热激响应基因，对水稻的耐热性至关重要。
附图说明
[0018]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0019]图1为OsGRP3及OsGRP162基因组结构图；
[0020]图2为OsGRP3及OsGRP162蛋白结构图；
[0021]图3为对照ZH11与基因编辑突变体dm
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1、dm
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2幼苗的耐热性表型；
[0022]图4为对照ZH11与基因编辑突变体dm
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1、dm
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2幼苗的存活率比较；
[0023]图5为对照ZH11与基因编辑突变体dm
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1、dm
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2植株生殖期耐热性表型；
[0024]图6为对照ZH11与基因编辑突变体dm
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1、dm
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2植株生殖期耐热性状统计；
[0025]图7为转录组测序实验验证突变OsGRP3及OsGRP162基因会影响热胁迫响应基因的表达；
[0026]图8为转录组测序实验验证突变OsGRP3及OsGRP162基因会影响热胁迫响应基因的选择性剪接；
[0027]图9为RNA免疫共沉淀实验验证OsGRP3及OsGRP162能够直接结合热胁迫响应基因
mRNA；
[0028]图10为OsGRP3及OsGRP162亚细胞定位实验；
[0029本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基因OsGRP3及OsGRP162在水稻耐热胁迫中的应用。2.根据权利要求1所述的基因OsGRP3及OsGRP162在水稻耐热胁迫中的应用，其特征在于，基因OsGRP3及OsGRP162的核苷酸序列为：i)SEQ ID NO.1及SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；或ii)SEQ ID NO.1及SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列；或iii)与i)或ii)的核苷酸序列具有90％以上同源性且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。3.根据权利要求1所述的基因OsGRP3及OsGRP162在水稻耐热胁迫中的应用，其特征在于，基因Os...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建祥，杨闯，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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