水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用制造技术

本发明专利技术属于分子生物学、基因工程技术领域，具体为水稻中一种受干旱诱导表达的转录因子OsERF101的功能。过表达该基因能够增强水稻抗旱性，提高干旱条件下水稻花粉粒的育性，从而提高结实率，稳定干旱天气下水稻的产量。本发明专利技术还包含根据此基因功能转化而得到的抗性增强的转基因植物。根据本发明专利技术提供的实验条件和测试结果，OsERF101基因在植物抗旱基因工程育种上具有应用价值，能够明显减少农作物在缺水条件下的产量损失。

【技术实现步骤摘要】
水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用
本专利技术属于分子生物学、基因工程
，具体涉及一种水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，本专利技术在水稻中表达的转录因子OsERF101基因的表达特征鉴定、转录活性确定、转基因载体构建、转化以及转基因植株的耐旱性和育性观察，实验结果表明该基因在作物抗旱性改造及稳产上具有应用价值。
技术介绍
水稻在我国广为种植，是中国人口的主粮作物，水稻种植过程中需要大量的灌溉用水，但我国是联合国认定的13个贫水国之一，缺水严重限制了水稻的生长和产量的稳定；另外，长江中下游地区是我国水稻的主栽区，在夏季经常会面临高温和干旱交织的天气，由于水稻的扬花期也在夏季，干热天气往往导致严重的谷物减产。由于这些原因，培植耐旱性增强的水稻，减少灌溉用水，对我国的水资源安全、粮食安全以及保证农民的经济收入具有非常重要的现实意义。在作物育种领域，分子育种比常规育种时间短、见效快，可以有目的地对作物的性状进行优化。进行作物耐旱性改造的手段之一就是挖掘与植物耐旱性相关的基因，利用基因工程技术进行分子育种，使得在面临干旱时，抗旱相关基因可以在水稻中高度表达，从而改善水稻的抗旱性，培育出抗旱又稳产优质的农作物新品种。本申请中涉及的ERF101基因属于AP2/EREBP(APETALA2/EthyleneResponsiveElementBindingProtein)转录因子超家族的一员，这个家族依据其含有AP2/ERF功能域的数量和进化关系，又可以分为4个亚家族，包括AP2,RAV(RelatedtoABI3/VP1),DREB(dehydration-responsiveelement-bindingprotein)和ERF(Ethylene-responsiveFactor)亚家族(Sakumaetal.2002;Sharonietal.2011)，其中，DREB和ERF亚家族包括单个AP2/ERF域，可以直接结合到DNA顺式因子上(Nakanoetal.2006)。来自这两个亚家族的成员分别与生物和非生物胁迫响应有关。ERF亚家族主要通过结合启动子区域的GCCbox(Chakravarthyetal.2003;Ohme-TakagiandShinshi1995;Wangetal.2004)，调节生物胁迫响应有关基因的表达；而DREB亚家族则通过与C-重复（c-repeat）或者DRE元件结合调节非生物途径基因的表达(Chenetal.2008;Gilmouretal.1998;Stockingeretal.1997)。但在过去的几年时间，也有实验室发现，ERF亚家族的成员也参与了一些非生物胁迫过程的调控。例如烟草中的Tsi1(TobaccoStress-InducedGene1)和TSRF1(TomatoStress-ResponsiveFactor1)转录因子,可以同时结合到GCC盒和DRE顺序上调节植物的盐和干旱耐受性(Parketal.2001;Quanetal.2010;Zhangetal.2004)；水稻ERF亚家族的一个重要成员SUB1A(Submergence1A),是水稻耐淹性决定的一个主调控因子(Fukaoetal.2011)；另两个ERF亚家族成员OsERF922andOsDERF1,也分别调节了水稻营养生长期的耐盐和耐旱性(Liuetal.2012a;Wanetal.2011).水稻AP2/EREBP家族中共有163个成员，有77个属于ERF亚家族(Sharonietal.2011)，在实验室的前期工作中，我们发现OsERF101受干旱胁迫的诱导(Jinetal.2013)，但它是否具有转录激活的活性以及在在干旱胁迫响应中发挥何种作用是未知的。为了阐明该基因的功能，我们利用分子及生化手段研究了该基因的表达特征和蛋白质产物活性，并利用过表达、干扰及突变体株系观察了该基因表达变化引起的作物表型变化。我们发现OsERF101编码一个转录因子，在正常情况下主要表达水稻的花器官中，但在叶片和花中都受干旱胁迫的诱导，通过转基因的实验证明了它可以改善植物耐旱性，增强干旱天气下花粉粒的育性，提高干旱天气下水稻的结实率。因此，该基因在稳定干旱天气下作物的产量上具有重要应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用。具体地，提供水稻OsERF101基因在提高作物抗旱性，从而稳定干旱天气下作物的结实率以及产量上的功能。相应地，利用水稻OsERF101基因的功能构建转基因植物，得到抗旱性增强的植物，例如抗旱性更好的农作物。本专利技术提出的水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，水稻中过表达OsERF101可以增强水稻的抗旱性，提高干旱胁迫下水稻的结实率，从而稳定干旱天气下水稻的产量。本专利技术提出的水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，具体步骤如下：（1）将编码OsERF101蛋白的开放阅读框核苷酸顺序可操作的连接入植物转基因载体；（2）将步骤（1）得到的植物转基因载体转入到农杆菌中，将含有表达载体的农杆菌侵染水稻愈伤，经过共培养、除菌、抗生素筛选和分化，获得OsERF101基因的过表达的转基因植株。本专利技术中，步骤（1）中将编码水稻转录因子OsERF101的核苷酸序列转化到水稻中，应用于改变水稻抗旱性。本专利技术中，步骤（2）中所述农杆菌为EHA105。本专利技术中，将含有表达载体的农杆菌侵染水稻愈伤，在28℃下培养、除菌、抗生素筛选和分化，共计4个月的时间。本专利技术中，水稻转录因子OsERF101的核苷酸顺序，其基因座位：LOC_Os04g32620，基因全长2360bp，黑体下划线部分为外显子，其余为内含子和UTR区域，核苷酸序列见SEQIDNO.1所示；cDNA编码区序列长807bp，序列见SEQIDNO.2所示；该基因编码268个氨基酸，氨基酸序列见SEQIDNO.3所示。本专利技术中，从水稻mRNA中通过反转录PCR克隆OsERF01的引物序列，该扩增水稻OsERF01基因的引物为SEQIDNO.4和SEQIDNO.5。SEQIDNO.4具体为OsERF101-F:5’-GGATCCATGGTCACCGCGCTAGCCCA-3’；SEQIDNO.5具体为OsERF101-R:5’-GGTACCTCACGACGACGAATCCTTCTT-3’。本专利技术中，所述水稻OsERF01基因的载体，如pCAMBIA1301U载体。本专利技术中，所述水稻ERF01基因载体的宿主。优选地，所述宿主为植物；更优选地，所述宿主为水稻。本专利技术提供用于检测转基因水稻中表达量的方法，主要利用荧光定量PCR的方法；具体步骤为：取转基因水稻的叶片，用TRIzol法抽提水稻RNA，并用DNaseI消化DNA，然后反转录形成cDNA，以其为模板进行荧光定量PCR进行分析。荧光定量PCR引物核苷酸序列为SEQIDNO.6和SEQIDNO.7。SEQIDNO.6具体为OsERF101qpcr-F:5’-CAGCAGGCTTCTTCCTTCTACC-3’，SEQIDNO.7具体为OsERF101qpcr-R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，其特征在于：水稻中过表达OsERF101可以增强水稻的抗旱性，提高干旱胁迫下水稻的结实率，从而稳定干旱天气下水稻的产量。

【技术特征摘要】
1.一种水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，其特征在于：水稻中过表达OsERF101可以增强水稻的抗旱性，提高干旱胁迫下水稻的结实率，从而稳定干旱天气下水稻的产量。2.根据权利要求1所述的水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，其特征在于以下步骤：（1）将编码OsERF101蛋白的开放阅读框核苷酸顺序可操作的连接入植物转基因载体；（2）将步骤（1）得到的植物转基因载体转入到农杆菌中，将含有表达载体的农杆菌侵染水稻愈伤，经过共培养、除菌、抗生素筛选和分化，获得OsERF101基因的过表达的转基因植株。3.根据权利要求1所述的水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，其特征在于：步骤（1）中将编码水稻转录因子OsERF101的核苷酸序列转化到水稻中，应用于改变水稻抗旱性。4.根据权利要求1所述的水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，其特征在于：步骤（2）中所述农杆菌为EHA105，将含有表达载体的农杆菌侵染水稻愈伤，在28℃下培养、除菌、抗生素筛选和分化，共计4个月的时间。5.根据权利要求2所述的水稻OsERF101基因在提高干旱天气下水稻结实率上的应用，其特征在于：水稻转录因子OsERF101的核苷酸顺序，其基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛晓春，马红，金越，程轩，潘维扬，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31