水稻免疫负调控蛋白OsPIS及其突变体与应用制造技术

本发明专利技术公开水稻免疫负调控蛋白OsPIS及其突变体与应用，属于植物基因工程技术领域。本发明专利技术的免疫负调控蛋白OsPIS敲除突变体植株，在接种稻瘟病菌后，影响病菌分生孢子的附着与萌发，激活水稻的程序性细胞死亡、活性氧的爆发、胼胝质沉积、PR防卫反应基因表达等免疫反应，大大提高了水稻对稻瘟病的抗性，可有效应用于水稻抗病性分子改良育种中，应用前景广阔。阔。阔。

【技术实现步骤摘要】
水稻免疫负调控蛋白OsPIS及其突变体与应用


[0001]本专利技术涉及植物基因工程
，具体涉及一种水稻免疫负调控蛋白OsPIS及其突变体与应用。

技术介绍

[0002]植物在生长发育过程中，常常受到多种病原物，如真菌、细菌、病毒和线虫等植物病原物的侵害，稻瘟病就是影响水稻生产中最严重的真菌性病害之一，每年可导致近10％
‑
30％的粮食损失。因此，改良植物抗病性，对有效控制作物病害的发生具有重要的意义。
[0003]磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,PI)是真核细胞中的主要磷脂之一，由胞苷二磷酸二酰甘油(CDP
‑
DAG)和游离的myo
‑
肌醇(myo
‑
inosito1)通过磷脂酰肌醇合成酶(phosphatidylinositol synthase,PIS)合成，并通过脂质转移蛋白、定向囊泡运输或两者的结合分布到其他亚细胞位置(Phillips et al.,2006)。PI是一种关键的膜成分，并且是在所有植物和动物中发现的含肌醇脂质的前体(Balla et al.,2013)，对生物体的生长和代谢至关重要(et al.,1993)。例如，通过调节PI系统，有可能产生对环境压力(例如干旱)具有改变的敏感性植物。除了发挥结构作用，磷脂还可以作为膜酶的必需辅因子，或者它们可以作为信号前体或实际的信号分子(Martin et al.,1998；Meijeret al.,2003)。过去的几年里，膜相关磷脂在植物信号转导的研究中引起了广泛的关注。
[0004]而PI合成过程中的关键酶PIS，目前在酵母中的研究较为广泛。Di等人从酵母细胞质纯化并且得到了PIS，在对其进行功能分析时发现，它存在于几乎所有细胞类型中，定位于内质网、高尔基体和线粒体外模(Di and De,2006)。PIS活性和定位最开始是由Benjamins和Agranoff在豚鼠(guinea pig)的细胞组织中发现的，他们在所实验的器官如脑、肾、肺等都检测到了PIS的活性，发现合成酶在不同的组织中都有不同的表现情况(Benjamins et al.,1969)。对于植物来说，目前对于植物中PIS的了解还知之甚少。仅仅从玉米、拟南芥、欧洲油菜、水稻等几种植物中克隆出PIS基因，关于其蛋白质纯化及特征分析的报道更是屈指可数。目前的研究发现，磷脂酰肌醇合成酶参与植物盐分、干旱胁迫等逆境反应。Das等人从欧洲油菜中克隆到BnPIS1基因。BnPIS1在欧洲油菜不同组织和发育阶段转录水平有所不同，对于高盐、低温、干旱等环境条件均有响应(Das et al.,2005)。Zhang等人将ZmPIS启动子转入烟草后，增加了烟草对NaCl或PEG胁迫的反应(Zhang et al.,2016)。而目前对于PIS是否参与抗病防卫反应还未见报道。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供水稻免疫负调控蛋白OsPIS及其突变体与应用。本专利技术研究发现，水稻磷脂酰肌醇合成酶缺失突变体(OsPIS
‑
ED)，通过调控PTI相关的活性氧爆发、胼胝质沉积、激活防卫基因的表达等方式，提高水稻对稻瘟病的抗性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一方面，提供水稻免疫负调控蛋白OsPIS在提高水稻抗病性中的应用；
[0008]所述水稻免疫负调控蛋白OsPIS为如下(A1)或(A2)任一所示的蛋白质：
[0009](A1)由SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；或
[0010](A2)SEQ ID NO.2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的有衍生的蛋白质。
[0011]所述抗病性为抗稻瘟病，是由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)所导致的水稻稻瘟病。
[0012]本专利技术的第二方面，提供编码水稻免疫负调控蛋白OsPIS的基因在如下(1)或(2)中的应用：
[0013](1)提高水稻的抗病性；
[0014](2)培育抗病性提高的水稻品种。
[0015]上述应用中，水稻免疫负调控蛋白OsPIS是由基因Ospis编码的。优选的，基因Ospis为以下a)或b)任一项所述的核酸：
[0016]a)核酸，其由SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列组成；
[0017]b)与a)的核苷酸序列具有90％或90％以上同一性且表达相同功能蛋白质的核酸分子。
[0018]这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。同一性可以用计算机软件进行评价，例如可采用BLAST算法测定(Altschul et al.1990.Journal of Molecular Biology215:403
‑
410；Karlin and Altschul.1993.Proceedings of the National Academy of Sciences90:5873
‑
5877)。
[0019]上述核酸分子中，所述90％或90％以上同一性可以为至少90％、91％、92％、95％、96％、98％或99％的同一性。
[0020]上述应用中，所述抗病性为抗稻瘟病，是由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)所导致的水稻稻瘟病。
[0021]本专利技术的第三方面，提供如下(1)或(2)在提高水稻抗病性中的应用：
[0022](1)用于特异性敲除基因Ospis的gRNA序列、重组敲除载体或者转化体；
[0023](2)用于特异性沉默基因Ospis的沉默片段、重组沉默载体或者转化体。
[0024]所述抗病性为抗稻瘟病，是由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)所导致的水稻稻瘟病。
[0025]本专利技术的第四方面，提供一种提高水稻抗病性的方法，包括：
[0026]将水稻中的基因Ospis敲除或沉默的步骤；
[0027]或者，使水稻中免疫负调控蛋白OsPIS的功能缺失的步骤。
[0028]上述方法中，可以采用CRISPR
‑
Cas9基因编辑技术、VIGS技术、T
‑
DNA插入或RNA干涉技术将水稻中的基因Ospis敲除或沉默。
[0029]本专利技术的第五方面，提供一种水稻免疫负调控蛋白OsPIS的突变体，所述突变体的氨基酸序列如SEQ ID NO.3或SEQ ID NO.4所示。
[0030]本专利技术的第六方面，提供上述突变体在提高水稻抗病性中的应用。
[0031]所述抗病性为抗稻瘟病，是由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)所导致的水稻稻瘟病。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]本专利技术所述免疫负调控蛋白OsPIS敲除突变体植株，在接种稻瘟病菌后，影响病菌分生孢子的附着与萌发，激活水稻的程序性细胞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻免疫负调控蛋白OsPIS在提高水稻抗病性中的应用；所述水稻免疫负调控蛋白OsPIS为如下(A1)或(A2)任一所示的蛋白质：(A1)由SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；或(A2)SEQ ID NO.2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的有衍生的蛋白质。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述抗病性为抗稻瘟病，是由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)所导致的水稻稻瘟病。3.编码权利要求1所述水稻免疫负调控蛋白OsPIS的基因在如下(1)或(2)中的应用：(1)提高水稻的抗病性；(2)培育抗病性提高的水稻品种。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，水稻免疫负调控蛋白OsPIS是由基因Ospis编码的，所述基因Ospis为以下a)或b)任一项所述的核酸：a)核酸，其由SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列组成；b)与a)的核苷酸序列具有90％或90％以上同一性且表达相同功能蛋白质的核酸分子。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：董汉松，宋洪星，王倩，张丽媛，陈晓晨，陈蕾，邹珅珅，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：