一种水稻OsC2DP基因及其在水稻盐胁迫中的作用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程技术领域，具体涉及的是一种水稻OsC2DP基因及其在水稻盐胁迫中作用，所述基因的序列如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术的水稻OsC2DP基因主要在根中表达，且受Na

A rice osc2dp gene and its role in rice salt stress

【技术实现步骤摘要】
一种水稻OsC2DP基因及其在水稻盐胁迫中的作用
本专利技术属于植物基因工程
，具体涉及的是一种水稻OsC2DP基因及其在水稻盐胁迫中的作用。
技术介绍
近年来，非生物胁迫已成为一个日益严重的环境问题，农作物的生长经常受到环境中的各种非生物胁迫，如干旱、冷、重金属污染、盐胁迫等，均有可能抑制其生长并且对农作物产量造成严重的损失。其中盐胁迫是对水稻最具破坏性的胁迫之一。盐胁迫可以导致光合速率、气孔导度、蒸腾速率的下降等。目前，全球约20％的耕地和近一半的灌溉用地受到土壤盐分的影响，全世界范围内的盐碱地面积达9.6亿平方米，并且以每年10万-15万平方米的速度增长着，这对农业生产力和可持续性发展构成了巨大的威胁。虽然可溶性盐类，如硝酸盐和钾盐等是土壤和植物基本营养组分的共同组成成分，但是它们的含量在超过一定阈值后可大大的影响植物的生长。土壤中过量的钠(Na+)会对植物造成渗透胁迫、离子胁迫和氧化胁迫。渗透胁迫导致水分流失和内部脱水，抑制细胞的膨胀和细胞分裂以及矿物质养分的吸收，而离子和氧化胁迫导致离子毒性和代谢紊乱，包括蛋白质合成、酶活性和光合作用。然而，植物已经发展了各种调控机制来应对盐胁迫的有害影响，如钠离子从根部被排除和钠离子被隔离到液泡中。虽然，水稻是谷类中对盐胁迫最敏感的品种之一，但是通过同源克隆的方法已经在水稻中发现了许多耐盐相关基因。例如，在拟南芥中，AtSOS1定位于细胞膜上，盐胁迫可显著诱导AtSOS1表达，进而促进Na+向质外体分泌，减少Na+在细胞质中的积累。在水稻中与AtSOS1同源的蛋白OsSOS1，是定位于质膜的Na+/H+转运蛋白，在盐胁迫下参与了Na+从根部的排出过程，在水稻的耐盐性中发挥了重要作用。此外，OsCIPK24是AtSOS2的同源蛋白，编码一种与CBL相互作用的蛋白激酶，OsCBL4是一种与AtSOS3同源的钙调蛋白。在拟南芥中，AtNHX1被报道是编码液泡上的Na+、K+/H+转运蛋白，在根和茎中可将Na+转移到液泡中。在水稻中，OsNHX1与AtNHX1同源，也被报道与水稻的耐盐性有关。此外，一个高亲和力K+转运体OsHKT1；5，是一个在水稻茎中控制K+/Na+率的一个主要位点。最近，有研究发现一种Mg转运体OsMGT1可以增强OsHKT1；5的转运活性；另外三个HKT家族的基因，即OsHKT1；1、OsHKT1；3和OsHKT1；4，也被证明参也与水稻不同器官和组织的耐盐性调控通路。已有多项研究报道C2域蛋白参与了植物的生物或非生物胁迫耐受调控。C2结构域是Ca2+依赖的膜靶向结构域，最初被认为是哺乳动物Ca2+依赖蛋白激酶C(PKC)中两个保守结构域(C1-C2)中的第二个。在绿豆中，含有C2结构域的蛋白V3-PLC3被认为在响应非生物胁迫的膜易位过程中发挥重要作用。在辣椒中，CaSRC2编码一个C2结构域蛋白，在非生物胁迫下包括盐胁迫下其表达水平显著上升。在水稻中，OsSMCP1编码一个具有单个C2结构域的蛋白，它的过量表达增加了转基因拟南芥植株的耐盐性。水稻(Oryzasativa)是全世界大部分人口的主食之一，主要生长在热带和温带地区。在谷物中，水稻也被认为是对盐最敏感的作物之一。因此，研究不同的策略使水稻植株更具盐耐受性，提高其在盐碱地的生产力，对于研究人员应对土壤盐碱化导致的粮食减产是一个重要的挑战。在本研究中，我们利用CRISPR技术获得了OsC2DP的敲除突变体植株。通过对水稻OsC2DP基因时空表达模式分析、亚细胞定位分析、生理表型分析来研究OsC2DP在水稻盐胁迫中的功能。公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术公开了一个水稻OsC2DP基因及其在水稻盐胁迫中的作用，为研究水稻耐盐性调控机制提供了一个候选基因。本专利技术提供的技术方案如下：一种水稻OsC2DP基因，所述基因含有一个C2功能结构域，其序列如SEQIDNO.1所示。本专利技术提供了所述的水稻OsC2DP基因在水稻盐胁迫中的相关作用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术的水稻OsC2DP基因主要在水稻的根中表达，其表达水平是受Na抑制的。(2)在水稻原生质体细胞中瞬时表达OsC2DP表明，其定位于细胞质上。(3)使用CRISPR-Cas9基因编辑技术进行突变体植株的构建，最终筛选了三个不同突变位点的突变体植株进行实验。对突变体植株进行Na+水培处理发现，突变体植株相比于野生型显著性变小，对Na+表现出敏感现象。结果表明，OsC2DP在水稻中参与了Na的耐受性调控。附图说明图1为水稻OsC2DP在高粱、玉米和拟南芥中的同源性比对分析结果；图2为OsC2DP基因结构图和突变体植株类型；图3为OsC2DP基因在水稻不同组织中的表达水平分析；图4为不同Na浓度处理、不同处理时间对OsC2DP表达水平的影响；图5为OsC2DP在水稻原生质体中亚细胞定位情况；图6为OsC2DP突变体植株Na胁迫处理表型分析；图7为OsC2DP突变体植株Na含量分析。具体实施方式下面结合各附图对本专利技术的较佳实施例进行详细的阐述，以使本专利技术的优点和特征能更容易的被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料和试剂，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1：1.植株材料以及培养条件本研究中用到的植株材料主要有野生型日本晴水稻和三个OsC2DP突变体植株。将实验所用水稻种子浸泡于去离子水中，置于28℃培养箱中黑暗发芽2d后，将种子摆于塑料滤网上，放于含有0.5mMCaCl2去离子水的4L塑料容器中，放于28℃培养箱中继续培养2d后用于后续实验。2.OsC2DP系统进化树的构建使用NCBI(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)网站搜索OsC2DP基因(LOC_Os09g39770)的氨基酸序列，利用Blast-P网页进行氨基酸比对，选择了同源性较高4个基因(玉米：两个基因，即ACG26368和ACG40316；高粱：一个基因，即XP_002462013；拟南芥：一个基因，即AT5G23950)，使用MEGA6软件进行系统进化树的构建，结果汇总如图1(三角形标记为本研究中OsC2DP基因)。由图1可知，OsC2DP基因与玉米中的ACG26368和高粱中的XP_002462013同源性关系最近。3.OsC2DP突变体植株的构建OsC2DP基因全长为873bp，只含有一个外显子，无内含子区域，具有如图2A所示的基因结构图。为了构建OsC2DP基因的突变体植株，使用CRISPR-Cas9基因编辑技术来创建。主要方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻OsC2DP基因，其特征在于，所述基因含有一个C2功能结构域，其序列如SEQID NO.1所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种水稻OsC2DP基因，其特征在于，所述基因含有一个C2功能结构域，其序列如SEQIDNO...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏继星，付珊，王志刚，杨广哲，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45