水稻制造技术

本发明专利技术涉及水稻

【技术实现步骤摘要】
水稻OsbHLH6基因在调控植物耐砷性和抗旱性方面的应用


[0001]本专利技术涉及分子生物学
、
基因工程
、
植物育种
，具体涉及水稻
OsbHLH6
基因在培育耐砷
、
低砷积累和抗旱作物品种方面的应用
。

技术介绍

[0002]水稻是重要的粮食作物，全球约一半人口以稻米为主食
。
因此，保障水稻生产安全直接关系国计民生和社会稳定
。
然而，随着现代工农业进程加剧，干旱
、
重金属污染等给水稻生产造成严重威胁
。
如何安全利用重金属污染稻田，增强水稻的抗旱能力，提高稻谷产量已成为国家重大需求
。
[0003]砷是自然界中广泛存在的一种类金属元素，对动植物具有强烈毒害作用
。
在砷污染条件下，植物的生长发育会被显著抑制，进而降低其产量和品质
。
大量研究发现，水稻砷污染是造成人类砷暴露毒害的主要膳食来源，这是因为：在淹水种植条件下，砷的生物有效性和可利用度大幅增加，水稻能够比小麦和大麦等旱作作物吸收和积累更多的砷
。
因此，水稻砷污染问题亟待解决
。
[0004]提高水稻的砷耐性
、
减少砷积累是解决水稻砷污染的有效途径
。
而发掘和鉴定砷胁迫应答重要基因，通过基因操纵培育对砷高耐且低砷累积水稻新种质，有利于从根本上解决水稻砷污染问题
。
近年来，水稻砷吸收
、
代谢
、
转运和积累重要基因鉴定方面取得重要进展
。
水稻中，
OsLsi1、OsLsi2、OsNIP3;1、OsPT4、OsPT8
等转运蛋白负责亚砷酸盐和砷酸盐的吸收，
OsABCC1
负责将“砷
‑
植物螯合肽”复合物转入液泡中隔离等
。
这些重要基因的发现为深入理解水稻应答砷胁迫的内在机理奠定了基础
。
然而，水稻对砷的耐受性及转移积累明显是由多基因控制的，因此亟待挖掘新的重要功能基因，并探究其在水稻抗逆育种中的应用潜力等
。
[0005]随着全球气温逐年升高，干旱已成为限制水稻生产的最主要逆境因子之一
。
鉴定抗旱重要功能基因并通过基因操作，培育抗旱作物品种对于保障粮食安全意义重大
。
虽然近年来已陆续报道了一些水稻干旱响应相关基因，但是这些基因的抗旱能力及育种利用价值尚待挖掘
。
特别是，当前世界水稻生产面临着高产优质多抗协同改良的瓶颈问题，发掘同时且同向控制多种逆境胁迫的重要基因，并通过基因编辑技术等进行设计育种，对于水稻生产安全具有重要的理论和现实意义
。
[0006]转录因子（
transcription factor
，
TF
）是能与基因5’
端上游特定序列专一性结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子，它们在植物的生长发育和逆境胁迫应答过程中发挥着重要调控作用
。OsbHLH6
基因属于植物
bHLH
（
basic helix
‑
loop
‑
helix
）转录因子家族
。
水稻中共有
167
个
OsbHLH
基因
。
已有研究发现，
bHLH
家族基因参与植物逆境应答的调控
。
比如，
OsbHLH024、OsbHLH044
和
OsbHLH57
等基因分别参与调控水稻对盐害
、
冷害等逆境胁迫做出应答
。
但是，水稻
bHLH
基因在干旱和重金属胁迫中的功能有待探究
。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术的目的一在于提供水稻
OsbHLH6
基因在调控水稻耐砷性
、
砷积累或耐旱性等方面的应用，本专利技术通过对
OsbHLH6
基因生物学功能的研究，发现其在调控水稻耐砷性
、
砷积累和抗旱性中具有重要作用，敲除
OsbHLH6
基因不仅能够显著增强水稻的耐砷性和抗旱性，而且能够在增加植株根系对砷吸收基础上显著减少地上部的砷积累
。
因此，本专利技术对于重要粮食作物水稻的耐逆育种或品种改良以及轻中度砷污染稻田修复等方面具有重要意义
。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种提高植物耐砷性和抗旱性的方法
。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：水稻
OsbHLH6
基因在如下任意一种中的应用：（Ⅰ）：调控水稻耐砷性；（Ⅱ）：调控砷积累；（Ⅲ）调控水稻抗旱性；（Ⅳ）：开发转基因新品种
。
[0010]具体地，所述应用是指在水稻中过表达
OsbHLH6
基因，以增强植株对砷或
/
和干旱的敏感性
。
[0011]具体地，所述应用是指在水稻中敲除
OsbHLH6
基因，以提高耐砷性或
/
和抗旱性
。
[0012]一种提高植物耐砷性和抗旱性的方法，是在
OsbHLH6
基因编码区位置发生一个或一个以上的脱氧核苷酸突变，以缺失
OsbHLH6
基因功能
。
[0013]进一步地，采用
CRISPR/Cas9
基因编辑系统对植物
OsbHLH6
基因进行编辑，获得纯合突变体株系
。
[0014]进一步地，所述植物为单子叶植物或双子叶植物
。
更进一步地，所述单子叶植物为水稻
、
玉米
、
高粱
、
小麦
、
大麦
、
谷子
、
燕麦或黑麦；所述双子叶植物为棉花
、
花生
、
大豆
、
油菜
、
烟草或番茄
。
[0015]有益效果：本专利技术提供可以调控水稻耐砷性和抗旱性的基因，通过分子技术手段实现提高水稻耐砷性和抗旱性，增加植株根系砷吸收却显著减少地上部砷积累的目的
。
[0016]1. 本专利技术证实
OsbHLH6
基因具有调控水稻耐砷性以及砷吸收和转移的能力
。
通过在水稻中过量表达
OsbHLH6
增强了水稻的砷敏感性，而敲除
OsbHLH6
基因使水稻对高浓度砷（
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
水稻
OsbHLH6
基因在如下任意一种中的应用：（Ⅰ）：调控水稻耐砷性；（Ⅱ）：调控砷积累；（Ⅲ）调控水稻抗旱性；（Ⅳ）：开发转基因新品种
。2.
根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述应用是指在水稻中过表达
OsbHLH6
基因，以增强植株对砷或
/
和干旱的敏感性
。3.
根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述应用是指在水稻中敲除
OsbHLH6
基因，以提高耐砷性或
/
和抗旱性
。4.
一种提高植物耐砷性和抗旱性的方法，其特征在于：是在
OsbHLH6
基因编码区位置发生一个或一个以上的脱氧核苷酸突变，以缺失
OsbHLH6
基因功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：OsbHLH六，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：