【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及调节植物干旱胁迫抵抗力的水稻支链氨基酸转氨酶2(oryza sativabranched-chain amino acid aminotransferase 2，osbcat2)基因及其用途。这项工作得到了2022年中小企业和初创企业部(mss，韩国(korea))资助的启动增长技术研发计划(tips计划(no.s3307687))的支持。
技术介绍
1、由于气候变化，全世界范围内出现不可预测的气候事件。非生物性胁迫是指对附近生物带来灾难性后果的自然事件。而且，极端的气象灾害带来农作物的减产。干旱胁迫给国际农作物生产带来相当大的影响。根据最近的报道，干旱会给在水稻(oryza sativa.l)植物带来整个生长期间无法逆转的危害，急剧减少包括收成在内的水稻的农业特性。具体地，在水稻(扬两优6(yangliangyou 6)、旱优113(hanyou113))的营养阶段，干旱胁迫减少23％～24％的收成。
2、植物具有用于对抗非生物胁迫的多种战略。在分子水平中，植物通过胁迫-特异性信号途径调节与应对胁迫相关的基因。遗传病变由形态学、生物化学、内隐性生物化学的调节引起。例如，植物氨基酸在使非生物性胁迫的不良影响最小化方面起到必需的作用。该机制与植物细胞内氨基酸含量的调节相关。尤其，脯氨酸是与广泛的非生物性胁迫相应地积累的氨基酸成分。已知在干旱、盐、高温、低温、营养缺失时，多种植物中积累脯氨酸。γ-氨基丁酸(gaba)在向日葵中通过抗氧化基因缓解干旱和高温胁迫。并且，据报告，甘氨酸、牛磺酸、精氨酸及丝氨酸为胁
3、支链氨基酸在蛋白质合成以及植物发育中起到重要作用。并且，还与生成氰的(cyanogenic)苷类、硫代葡萄糖苷、酰基糖等多种二次代谢物质的形成有关。支链氨基酸的合成通过两种不同的底物形成。缬氨酸和亮氨酸的预备途径由通过相关过程生成的丙酮酸开始。相反，异亮氨酸的合成在通过苏氨酸脱氨酶(threonine deaminase，td，ec4.2.16)的苏氨酸的脱氨基化后由2-酮丁酸开始。与缬氨酸相关的第一相关酶的亮氨酸生成酶已知为乙酰羧酸合成酶(acetohydroxyacid synthase，ahas,ec 2.2.1.6)，它催化两个丙酮酸来由与缬氨酸相关的乙酰乳酸与一个丙酮酸形成乙酰羟基丁酸酯。酮醇酸还原异构酶(ketol-acid reductoisomerase,kari,ec 1.1.1.86)和二羧基脱水酶(dihydroxy-aciddehydratase,dhad,ec 4.2.1.9)连续催化用来合成支链氨基酸的基本二阶段反应。支链氨基酸转氨酶(branched-chain amino acid aminotransferase，bcats,ec 2.6.1.42)在质体中担当支链氨基酸生物合成的最后阶段。
4、支链氨基酸的分解代谢主要在线粒体中发生。bcat为与分解的第一阶段和合成支链氨基酸的最后阶段相关的酶。bcat属于吡哆醛5'磷酸依赖性氨基转移酶class iv，将缬氨酸、异亮氨酸或亮氨酸转换为α-酮酸kiv、kic或kmv。支链酮酸脱氢酶(branched-chainketo acid dehydrogenase，bckdh，或bckdh复合物(complex)ec 1.2.4.4)将直链α-酮酸催化为异丁酰辅酶a(coa)、异戊酰辅酶a或-coa或甲基丁酰辅酶a。然后，在多种植物种类中确认到的异戊酰辅酶a脱氢酶(isovaleryl-coa dehydrogenase，ivd，ec 1.3.99.10)将酰基辅酶a催化为烯酰辅酶a。虽然该酶未被完全说明，但其底物特异性却在不同种的这些蛋白质中有着不同的表现。
5、有趣的是，这样的分解酶在不同的植物种类中具有多种bcat异构体。在拟南芥和番茄(solanum lycopersicum)中分别确认到7个及6个不同的bcat异构体形态。bcat2(at1g10070)、slbcat1(sgn-u569828)、slbcat2(sgn-u569830)局限于线粒体中在支链氨基酸的分解代谢中执行重要功能。尽管如此，同样基因及分解蛋白网络相关的途径在植物中尚未完全明确。
6、另一方面，韩国公开专利第2021-0063574号公开了“抑制atpr5k2蛋白表达的干旱胁迫抵抗力转化植物”，韩国公开专利第2022-0083464号公开了“新型支链氨基酸转氨酶变异体及利用其的异亮氨酸生产方法”，但尚无有关本专利技术的“调节植物干旱胁迫抵抗力的bcat2基因及其用途”的记载。
技术实现思路
1、本专利技术即通过上述要求而导出，本专利技术人基于以往确认的在非生物学胁迫条件中有关植物抗性的支链氨基酸的作用的研究，调查了水稻来源bcat2在植物内的功能。
2、本专利技术人利用crispr-cas9系统制备丧失水稻bcat2的功能的突变体(osbact2)，确认上述osbact2的干旱胁迫耐性的结果，确认到与野生型相比，osbact2突变体在多种干旱胁迫条件下表现出增进的干旱耐性及农业收成，从而完成本专利技术。
3、为了解决上述问题，本专利技术提供一种调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，包括在植物细胞中调节水稻来源bcat2蛋白编码基因的表达的步骤。
4、并且，本专利技术提供一种干旱胁迫抵抗力得到调节的转化植物的制备方法，包括：使用包含水稻来源bcat2蛋白编码基因的重组载体转化植物细胞的步骤；以及从上述转化的植物细胞中再分化转化的植物的步骤。
5、并且，本专利技术提供通过上述转化植物的制备方法制备的干旱胁迫抵抗力得到调节的转化植物及其转化的种子。
6、并且，本专利技术提供一种增加对干旱胁迫的抵抗力的基因组编辑水稻植物的制备方法，包括：步骤(a)，向水稻植物细胞导入对水稻来源bcat2蛋白编码基因的目标碱基序列具有特异性的向导核糖核酸(guide rna)及核酸内切酶(endonuclease)蛋白来编辑基因组；以及步骤(b)，从编辑上述基因组的水稻植物细胞中再分化植物。
7、并且，本专利技术提供通过上述基因组编辑水稻植物的制备方法制备的增加对干旱胁迫的抵抗力的基因组编辑水稻植物及编辑其基因组的种子。
8、并且，本专利技术提供包含水稻来源bcat2蛋白编码基因作为有效成分的用于调节植物干旱胁迫抵抗力的组合物。
9、确保植物对环境胁迫的抗性在工业领域中是非常重要的特性，预计本专利技术的水稻来源bcat2基因将有用地用在提高植物干旱胁迫抵抗力的用途中。
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1.一种调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，其特征在于，包括在植物细胞中调节水稻来源BCAT2蛋白编码基因的表达的步骤。
2.根据权利要求1所述的调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，其特征在于，上述水稻来源BCAT2蛋白由序列2的氨基酸序列组成。
3.根据权利要求1所述的调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，其特征在于，使用包含上述水稻来源BCAT2蛋白编码基因的重组载体转化植物细胞来在植物细胞中抑制水稻来源BCAT2蛋白编码基因的表达，从而与非转化植物相比，增加对干旱胁迫的抵抗力。
4.根据权利要求1所述的调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，其特征在于，利用基因编辑系统敲除上述水稻来源BCAT2蛋白编码基因来增加对干旱胁迫的抵抗力。
5.一种转化植物的制备方法，上述转化植物的干旱胁迫抵抗力得到调节，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的转化植物的制备方法，其特征在于，通过抑制上述水稻来源BCAT2蛋白编码基因的表达，从而与非转化植物相比，增加对干旱胁迫的抵抗力。
7.一种干旱胁迫抵抗力得到调节的转化植物，其特征在于，通过权利要
8.一种根据权利要求7所述的干旱胁迫抵抗力得到调节的转化植物的转化的种子。
9.一种基因组编辑水稻植物的制备方法，上述基因组编辑水稻植物对干旱胁迫的抵抗力得到增加，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的基因组编辑水稻植物的制备方法，其特征在于，在上述步骤(a)中，在向水稻植物细胞中导入向导核糖核酸及核酸内切酶蛋白时，利用包含编码脱氧核糖核酸及核酸内切酶蛋白的核酸序列的重组载体，或者利用对水稻来源BCAT2基因的目标碱基序列具有特异性的向导核糖核酸和核酸内切酶蛋白的复合物，上述脱氧核糖核酸编码对水稻来源BCAT2基因的目标碱基序列具有特异性的向导核糖核酸。
11.根据权利要求9所述的基因组编辑水稻植物的制备方法，其特征在于，上述水稻来源BCAT2基因的目标碱基序列为为序列3或序列4的碱基序列。
12.一种通过权利要求9至11中任一项所述的基因组编辑水稻植物的制备方法制备的增加对干旱胁迫的抵抗力的基因组编辑水稻植物。
13.一种根据权利要求12所述的基因组编辑水稻植物的基因组被编辑的种子。
14.一种用于调节植物干旱胁迫抵抗力的组合物，其特征在于，包含水稻来源BCAT2蛋白编码基因作为有效成分。
...【技术特征摘要】
1.一种调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，其特征在于，包括在植物细胞中调节水稻来源bcat2蛋白编码基因的表达的步骤。
2.根据权利要求1所述的调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，其特征在于，上述水稻来源bcat2蛋白由序列2的氨基酸序列组成。
3.根据权利要求1所述的调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，其特征在于，使用包含上述水稻来源bcat2蛋白编码基因的重组载体转化植物细胞来在植物细胞中抑制水稻来源bcat2蛋白编码基因的表达，从而与非转化植物相比，增加对干旱胁迫的抵抗力。
4.根据权利要求1所述的调节植物干旱胁迫抵抗力的方法，其特征在于，利用基因编辑系统敲除上述水稻来源bcat2蛋白编码基因来增加对干旱胁迫的抵抗力。
5.一种转化植物的制备方法，上述转化植物的干旱胁迫抵抗力得到调节，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的转化植物的制备方法，其特征在于，通过抑制上述水稻来源bcat2蛋白编码基因的表达，从而与非转化植物相比，增加对干旱胁迫的抵抗力。
7.一种干旱胁迫抵抗力得到调节的转化植物，其特征在于，通过权利要求5或6所述的转化植物的制备方法制备。
8.一种根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：金周坤，徐俊诚，吴世俊，尹浩斌，
申请(专利权)人：拉塞米亚有限公司，
类型：发明
国别省市：
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