OsPARP3基因在调控植物耐旱性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了OsPARP3基因在调控植物耐旱性中的应用。本发明专利技术首次证明了水稻OsPARP3基因是水稻抗旱的功能基因，该基因响应干旱胁迫和脱落酸ABA诱导；该基因突变体植株的干旱胁迫耐性低于野生型，而过表达植株的干旱胁迫耐性显著高于野生型。可通过分子标记辅助育种和遗传转化等技术，将OsPARP3基因用于改良现有水稻等禾本科植物的耐旱性，培育和创制耐旱性高的中间材料和生产品种，具有广阔的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
OsPARP3基因在调控植物耐旱性中的应用


[0001]本专利技术属于植物抗性育种
，具体涉及OsPARP3基因在调控植物耐旱性中的应用。

技术介绍

[0002]干旱胁迫可以显著影响植物的生长发育，也对植物分布格局起着至关重要的作用。干旱胁迫响应包括渗透调节基因、抗氧化代谢基因、逆境诱导蛋白基因。植物激素脱落酸(ABA)在植物对非生物胁迫的适应性反应中起着重要的作用，是胁迫适应信号转导通路中调控基因表达的关键调控因子。当环境正常时，植物体内脱落酸含量极低。当遭受干旱时，脱落酸含量增加，调节保护细胞离子通量，介导气孔闭合，减少水分流失。介导蛋白激酶SnRK2.6/OST1和其他信号机制的激活如ROS和Ca
2+
。干旱胁迫时加入外源ABA，可以显著提高植物体内脯氨酸和可溶性蛋白含量，有效缓解干旱胁迫对叶片的损伤，从而改善叶片生理状态，维持植株的正常生长。众所周知，水稻是一种干旱易感作物，生长过程中需水量大。它的根系小，气孔关闭迅速，在轻度水分胁迫下角质层蜡质产量减少。因此，培育具有抗旱能力的水稻新品种，能促进水稻健康生长的同时降低人工劳动量。在水稻中引入胁迫激活的应答基因以增强抗旱性是在日益严重的环境胁迫下提高水稻产量和品质的有效途径；农业产量更高，同时还对环境友好，实现可持续发展农业的目标。
[0003]多聚ADP
‑
核糖聚合酶参与DNA损伤应答、胁迫修复、转录及转录后调控和细胞程序性死亡等一系列生物学事件。PARP是损伤修复途径的一个重要的信号通路，募集其他必要的修复蛋白来维持基因组的完整性。此外，有一系列关于PARP是植物免疫反应的正调控子的报道。水稻基因组中共包含3个PARP家族成员，OsPARP3基因在水稻的种子成熟脱水阶段高表达。然而，有关该基因调控水稻耐旱方面的研究和应用则未见报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供水稻OsPARP3基因在抗旱调控中的应用。本专利技术从水稻模式材料日本晴中克隆到OsPARP3基因，转入水稻中提高OsPARP3基因的表达水平，显著提高了水稻的干旱胁迫耐性。因此，在水稻中过量表达OsPARP3基因对于提高水稻抗旱性具有重要意义。
[0005]本专利技术基于一个耐旱性降低的水稻T
‑
DNA插入突变体，通过特异性引物进行PCR扩增验证该插入突变体的插入位置，插入的具体基因为一个基因编号Os02g0530600、编码PARP 蛋白的OsPARP3基因。水稻OsPARP3基因序列全长2496bp，编码831个氨基酸。于是以日本晴植株为材料，提取其总RNA，再将RNA反转录成cDNA。以该逆转录产物为模板设计引物进行PCR扩增，回收目的片段并克隆出整条基因片段。通过农杆菌EHA105介导的遗传转化方法，将融合OsPARP3基因的过量表达载体导入日本晴。转基因植株经PCR及定量PCR 鉴定，证明目标基因已经转化到水稻中，并且实现目标基因OsPARP3的表达量提高。过表达转基因阳性植株进行自交繁殖，得到纯合阳性转基因株系。OsPARP3由干旱胁迫和ABA诱导，与这个表
达模式相对应，过表达的水稻植株抗旱性显著高于野生型。这些结果表明， OsPARP3是水稻ABA信号转导和干旱胁迫耐受性的正调控因子。OsPARP3在水稻抗旱性遗传改良中具有很高的应用潜力。
[0006]因此，本专利技术的第一个目的是提供一种多聚ADP
‑
核糖聚合酶，其氨基酸序列如 SEQIDNO.2所示。
[0007]本专利技术的第二个目的是提供一种多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因，其编码所述的多聚ADP
‑
核糖聚合酶。
[0008]优选，所述的多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因，为OsPARP3基因，其核苷酸序列如SEQIDNO.1 所示。
[0009]本专利技术的第三个目的是提供一种含有所述的多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因(OsPARP3基因) 的重组载体。
[0010]优选，所述的重组载体为过表达多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因(OsPARP3基因)的载体。
[0011]本专利技术的第四个目的是提供一种含有所述的多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因(OsPARP3基因) 的重组菌株或重组细胞。
[0012]本专利技术的第五个目的是提供所述的多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因(OsPARP3基因)在调控植物耐旱性中的应用。
[0013]优选，所述的应用，为过表达多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因(OsPARP3基因)在增强植物耐旱性中的应用。
[0014]优选，所述的植物为禾本科植物。
[0015]优选，所述的植物为水稻。
[0016]本专利技术还包括与OsPARP3基因同源的DNA片段，只要它们编码的蛋白与所示的蛋白在生物学功能和生理生化特征等方面相同或相近，可以响应ABA诱导并通过上调OsPARP3所示的表达量和/或活性增加抗旱性。这些与OsPARP3基因同源的DNA片段包括本专利技术核苷酸序列对应的等位基因、同源基因、突变基因和衍生基因；它们编码的蛋白类似于本专利技术的蛋白，或存在一个、数个或数十个氨基酸的替换、删除或插入现象，都属于本
技术实现思路
。
[0017]本专利技术创造的优点：
[0018]1.提供了一种提高水稻干旱胁迫耐性的基因OsPARP3，并首次在水稻中过量表达了 OsPARP3基因。过量表达OsPARP3基因阳性植株干旱胁迫耐性显著提高。基于本专利技术新发现的OsPARP3基因，通过分子标记辅助育种和遗传转化等技术，可用于改良现有水稻等禾本科植物的耐旱性，培育和创制耐旱性高的中间材料和生产品种。
[0019]2.本专利技术的OsPARP3基因与水稻抗性有关，响应激素ABA诱导，为研究控制激素和逆境的互作调控提供了材料，也有助于揭示水稻OsPARP3基因提高水稻干旱胁迫耐性的分子机制，对水稻安全生产和降低劳动力具有广阔的应用前景。
附图说明
[0020]图1为T
‑
DNA插入突变体的鉴定分离；其中：图A：突变体水稻T
‑
DNA插入位置示意图，方框标示为编码区，直线表示为内含子，三角形示意T
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DNA插入位置；图B：测序峰图；图C： PCR检测osparp3突变体水稻株系分离鉴定示意图；从左往右第一个泳道为野生型Oryza sativaL.ssp.Japonica cv.Donjin植株对照，第二个泳道为杂合突变体，第三个泳道为纯
合突变体，上部DNA条带为OsPARP3基因组特异性引物扩增，下部DNA条带为基因组和插入T
‑
DNA特异性引物组合扩增；图D：western
‑
blot检测显示突变体中的PARP3蛋白表达缺失。
[0021]图2为过量表达载体pXU1301的图谱。
[0022]图3为Oryza sativa L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多聚ADP
‑
核糖聚合酶，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。2.一种多聚ADP
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核糖聚合酶基因，其特征在于，其编码权利要求1所述的多聚ADP
‑
核糖聚合酶。3.根据权利要求2所述的多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因，其特征在于，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。4.一种含有权利要求2所述的多聚ADP
‑
核糖聚合酶基因的重组载体。5.根据权利要求4所述的重组载体，其特征在于，所述的重组...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀梅，刘勤坚，
申请(专利权)人：广东省农业科学院农业生物基因研究中心，
类型：发明
国别省市：