一种同时调控水稻粒型粒重和抗性的基因及其编码蛋白的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种同时调控水稻粒型粒重和抗性的基因及其编码蛋白的应用，属于基因工程技术领域。OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻粒型和/或粒重中的应用。OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻耐盐性和或耐热性中的应用。实验表明，OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1通过负调控作用影响水稻的抗性或粒型粒重。

【技术实现步骤摘要】
一种同时调控水稻粒型粒重和抗性的基因及其编码蛋白的应用
本专利技术属于基因工程
，具体涉及一种同时调控水稻粒型粒重和抗性的基因及其编码蛋白的应用。
技术介绍
水稻是重要粮食作物之一，同时也是单子叶植物研究的模式植物，世界上有近一半的人口以其为主食(SakamotoandMatsuoka2008)。但是，随着全球人口的不断增长，而耕地面积不断减少，如何保持水稻产量的相应增长已成了一个重大挑战。粒重是决定作物产量的主要因素之一，它与粒形和籽粒灌浆密切相关(XingandZhang2010)。尽管已有一些与粒形粒重相关的QTL位点和基因被克隆，然而对这些基因的功能研究大多仍处在相互独立的情况，其相互之间关系并不是太清楚，且多数都与植物激素相关(ZuoandLi2014；Lietal.2018)。例如，TGW6通过影响生长素供应来调控细胞数目和粒长粒重(Ishimaruetal.2013)；BG1通过激活生长素的转运来增大籽粒(Liuetal.2015)；GL2能通过激活油菜素内酯信号来增大籽粒(Cheetal.2015)；GW5/GSE5也同样能通过增强BR信号来增大籽粒(Duanetal.2016；Liuetal.2017)。除了生长素和油菜素内酯以外，细胞分裂素在调控籽粒大小方面也有着显著的作用。细胞分裂素氧化酶/脱氢酶OsCKX4，具有降解细胞分裂素的功能，其显性激活突变体ren1-D由于细胞分裂素含量下降，籽粒变小(Gaoetal.2014)；BG3/OsPUP4及其同源蛋白OsPUP7通过调控细胞分裂素的转运来增大籽粒(Xiaoetal.2018)。实际上，细胞分裂素在植物的生长发育过程中起着诸多不可或缺的作用，包括细胞分裂分化、叶片衰老、营养分配、瘤状物的形成、逆境应答和生长素的作用及分布等等(OsugiandSakakibara2015)。细胞分裂素不仅对水稻籽粒大小和穗粒数有着重要调控作用之外，在耐逆方面的调控效果也非常显著。OsAHP1和OsAHP2的干涉植株，由于细胞分裂素信号减弱，表现出一系列细胞分裂素缺乏的表型，包括节间变短、侧根增加、早衰、分糵减少、育性下降，此外，对盐的敏感性增加(Sunetal.2014)。OsCKX2的干涉植株中的细胞分裂素增加，对盐的抗性增强(Joshietal.2017)。受成熟和胁迫诱导表达基因SARK的启动子驱动细胞分裂素合成基因IPT表达，能够提高水稻植株的耐干旱能力(Regueraetal.2013)。高温会显著降低水稻高温敏感品种穗中的细胞分裂素含量，施加外源细胞分裂素可以减轻高温热害(Wuetal.2016；Wuetal.2017)。尽管如此，细胞分裂素相关基因对水稻耐高温的调控还少有报道。由于细胞分裂素能在木质部和韧皮部中进行运输，那么高等植物体内应该存在着负责跨膜转运细胞分裂素的导入和导出系统(Cedzichetal.2008；Hiroseetal.2008)。在拟南芥中，ATP-结合盒转运蛋白亚家族G14(ABCG14)位于细胞膜上，主要在根的维管组织中表达，能将细胞分裂素向维管组织中转运，参与了细胞分裂素由根向地上部的运输(Koetal.2014；Zhangetal.2014)。ABCG18在水稻中的同源蛋白也有类似的功能(Zhaoetal.2005)。蛋白平衡性核苷酸转运蛋白(ENT)在酵母中具有转运核苷态的iP和tZ的能力，这类蛋白包括拟南芥中的AtENT3、AtENT6和AtENT7，以及水稻中的OsENT2(Hiroseetal.2005；Hiroseetal.2008)。此外，嘌呤通透酶(PUP)家族蛋白被认为是具有转运细胞分裂素能力的一类蛋白(Gillissenetal.2000；Burkleetal.2003；QiandXiong2013；Girkeetal.2014)。AtPUP1在酵母中具有转运腺嘌呤的能力，也能够转运包括tZ在内的细胞分裂素(Burkleetal.2003)。竞争性抑制实验的结果表明，AtPUP2同样能转运细胞分裂素(Burkleetal.2003)。AtPUP14也具有转运细胞分裂素的能力，其定位在细胞膜上，能够将具有生物学活性的细胞分裂素导入细胞内，从而减少了可供膜受体识别的细胞分裂素含量(Zurcheretal.2016)。在水稻中，也有一个成员OsPUP7能够在酵母中转运细胞分裂素的衍生物咖啡因，其相关突变体中细胞分裂素含量升高暗示了它具有转运细胞分裂素的潜在功能(QiandXiong2013)。最新的研究结果表明，OsPUP7的同源蛋白BG3/OsPUP4能与其协同作用，共同参与细胞分裂素向维管组织中的转运(Xiaoetal.2018)。然而还没有关于OsPUP1蛋白在转运细胞分裂素中的报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种OsPUP1基因或其编码蛋白的新应用，OsPUP1基因或其编码蛋白在调控水稻粒型粒重和/或抗性中的应用。本专利技术提供了OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻粒型和/或粒重中的应用。优选的，所述水稻粒型包括水稻的粒宽。优选的，所述OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1通过负调控作用影响水稻粒型和/或粒重。本专利技术提供了OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻耐热性中的应用。优选的，所述OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1通过负调控作用影响水稻的耐热性。本专利技术提供了OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻耐盐性中的应用。优选的，所述OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1通过负调控作用影响水稻的耐盐性。优选的，所述OsPUP1基因的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。优选的，所述编码蛋白OsPUP1的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。本专利技术提供的OsPUP1基因或其编码蛋白在调控水稻粒型和/或粒重中的应用。通过构建OsPUP1过表达水稻，对水稻籽粒进行分析表明，与野生型水稻(WT)相比，OsPUP1过表达植株(OE)表现出粒宽变小、千粒重下降的情况，且与OsPUP1基因表达量成正相关(图1)。结果说明OsPUP1对粒宽和粒重有着显著的负调控作用。本专利技术提供了OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻耐热性中的应用。将出芽后的OsPUP1过表达水稻和野生型中花11的种子生长10d后，用45℃(12h光照/12h黑暗)进行高温处理，处理29h后移出至28℃恢复生长。7d后统计幼苗的成活率。与野生型水稻相比，OsPUP1过表达植株(OE)在高温处理后的幼苗成活率显著下降。说明OsPUP1能显著负调控水稻耐热性。本专利技术提供了OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻耐盐性中的应用。OsPUP1过表达水稻和野生型中花11，用含200mMNaCl的木村B营养液处理45h后，用正常的木村B营养液培养7d，然后统计幼苗的成活率。与野生型水稻相比，OsPUP1过表达水稻(OE)在盐处理后的幼苗成活率显著下降。结果说明OsPUP1能显著负调控水稻耐盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻粒型和/或粒重中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻粒型和/或粒重中的应用。


2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述水稻粒型包括水稻的粒宽。


3.根据权利要求1或2所述应用，其特征在于，所述OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1通过负调控作用影响水稻粒型和/或粒重。


4.OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1在调控水稻耐热性中的应用。


5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，所述OsPUP1基因或编码蛋白OsPUP1通过负调控...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐文帮，肖云华，张俊文，邓化冰，张桂莲，陈桂华，卢学丹，余桂媛，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43