基因OsRPP13-L和OsRP1在提高水稻种子萌发盐胁迫耐性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了基因OsRPP13

【技术实现步骤摘要】
基因OsRPP13
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L和OsRP1在提高水稻种子萌发盐胁迫耐性中的应用


[0001]本专利技术涉及农业科学领域，具体而言，本专利技术涉及通过提高水稻OsRPP13
‑
L和OsRP1基因的表达来提高水稻种子萌发的盐胁迫耐性。

技术介绍

[0002]水稻是盐敏感植物，盐对水稻幼苗建成、生长发育、产量都有严重影响。随着水稻抗逆机制研究的不断深入，利用基因工程培育耐盐水稻新品系是解决盐碱问题的最有效途径之一。与移栽水稻相比，水稻直播可节省大量劳力、缓解劳力季节性紧张的矛盾，对实现水稻生产的轻型化、专业化、规模化有着重要的意义。但与移栽水稻相比，直播水稻要求种子具有较高的萌发率和整齐度，因此种子萌发期耐盐特性对利用盐碱地增加水稻产量具有重大的应用价值。
[0003]植物对盐的耐性是个典型的数量性状，由多基因控制，涉及分子、生理、生化等多方面机制(Gain等，2019,Theor Appl Genet,2019,132,(4),851
‑
870)。目前对这种数量性状的研究多采用遗传连锁图谱结合表型的QTL定位方法(Quantitative trait loci mapping)。到目前为止，水稻中已定位的耐盐QTL多达几百个，但相比水稻其他发育时期，种子萌发期的耐盐QTL报道较少(Shi等，2017，BMC Plant Biol,17,(1),92)。由于大多数的耐盐QTL表型贡献率较小，精细定位和克隆难度较大，所以相关研究进展一直较慢。目前通过图位克隆方式定位的QTL只有1号染色体的SKC1(Ren等，2005，Nat Genet，37，(10)，1141
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1146)。该基因编码一个HKT(High
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affinity K
+
transporter)家族的离子转运蛋白，可以将Na
+
运出木质部，经过其他转运体的作用将Na
+
从韧皮部运回至根部并排除体外，从而降低地上部Na
+
含量，调节地上部Na
+
/K
+
平衡，提高水稻耐盐性。
[0004]目前在水稻中已报道的与盐胁迫反应有关的转录因子，部分转录因子已经用于耐盐基因工程改良中，主要包括以下几类：第一，DREB1/CBF调控子：水稻基因组包括至少10个DREB1(Dehydration
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responsive element binding protein 1)型基因，过量表达OsDREB1A和OsDREB1F的转基因水稻植株对高盐抗性均增强，同时转基因水稻植株积累了较高含量的渗透调节物质，如脯氨酸和各种可溶性糖(Ito et al.,2006；Wang et al.,2008)。第二，AREB调控子，ABA是植物非生物胁迫反应中的一个关键信号分子。AREB基因编码bZIP
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型转录因子，目前有几个bZIP型转录因子在盐胁迫反应中的功能已有报道。OsABF2基因的T
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DNA插入突变体(Osabf2)对高盐的敏感性增强(Hossain et al.,2010)。过量表达OsABI5的转基因水稻对盐胁迫较为敏感(Zou et al.,2008)。OsbZIP23基因的过表达转基因水稻的耐盐性提高，而该基因的功能缺失突变体对盐的抗性降低。第三，MYB转录因子包含一个保守的DNA结合结构域(52个氨基酸的MYB结构域)。OsMYB3R
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2过表达增强了拟南芥的盐胁迫耐性(Dai et al.,Plant Phyisol,2007,143:1739
‑
1751)。过表达OsMYB2基因的水稻植株对盐的耐性增强，但并不影响植株的生长。在该基因过表达水稻中，其下游基因OsLEA3、OsRab16A和OsDREB2A表达上调(Yang et al.,J Exp Bot,2012,63:2541
‑
2556)。这
表明，OsMYB2可能是调控水稻胁迫反应的主要开关。第四，NAC型转录因子，也是通过ABA依赖途径调控水稻盐胁迫反应。高盐胁迫诱导多个水稻NAC基因的表达。SNAC1和OsNAC6过表达水稻植株的盐胁迫耐性提高(Hu et al.Proc Natl Acad Sci USA，2006，103:12987
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12992；Nakashima etal.，Plant J.,2007,51:617
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630)。第五，锌指转录因子也参与水稻的盐胁迫耐性，如TFIIIA
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型的ZFP252基因过表达水稻植株盐胁迫耐性显著提高(Xu et al.FEBS lett,2008,582:1037
‑
1043)。
[0005]本专利技术从水稻中花11中分离克隆到两个含有NB
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ARC结构域的抗病基因OsRPP13
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L和OsRP1，上述基因的功能未见报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术申请人在盐处理中花11水稻幼苗发现两个盐响应基因OsRPP13
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L和OsRP1，分别编码抗病基因disease resistance RPP13
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like protein 1和rp1，基因ID分别为LOC_Os01g57270和LOC_Os01g57280。水稻OsRPP13
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L基因的ORF区有3822个碱基对，编码1274个氨基酸和1个终止密码子；OsRP1基因有两个转录本，其ORF区分别有3984和3867个碱基对，分别编码1328和1289个氨基酸及1个终止密码子。本专利技术通过PCR方法，扩增出水稻OsRPP13
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L和OsRP1全长编码区(前者包含3822个碱基，后者包含3984和3867个碱基)，将两基因的三个转录本正向转入水稻中，提高基因的表达水平，得到水稻OsRPP13
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L和OsRP1基因表达提高的转基因水稻植株。在转基因的T3代植株纯合株系中发现，盐胁迫下阳性水稻植株种子萌发的耐性明显高于对照植株。
[0007]本专利技术基因OsRPP13
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L的转录本的cDNA序列(LOC_Os01g57270)如SEQ No：1所示，编码的氨基酸，序列如SEQ No：2所示。
[0008]本专利技术基因OsRP1有两个转录本，其中转录本1(LOC_Os01g57280.1)的cDNA序列如SEQ No：3所示，编码的氨基酸序列如SEQ No：5所示；转录本2(LOC_Os01g57280.2)的cDNA序列如SEQ No：4所示。
[0009]本专利技术还涉及基因OsRPP13
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L和OsRP1在提高水稻盐胁迫耐性中的应用，该应用是通过提高水稻OsRPP13
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L和OsRP1基因的表达来实现。具体方法如下：它首先通过PCR方法分别扩增水稻Os本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基因OsRPP13
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L在提高水稻盐胁迫耐性中的应用，所述基因OsRPP13
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L的转录本的cDNA序列如SEQ No：1所示。2.基因OsRP1在提高水稻盐胁迫耐性中的应用，其中基因OsRP1有两个转录本，转录本1的cDNA序列如SEQ No：3所示，转录本2的cDNA序列如SEQ No：4所示。3.采用权利要求1中的基因OsRPP13
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L或者权利要求2中的基因OsRP1提高水稻盐胁迫耐性的方法，其特征是，提高水稻基因OsRPP13
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L或者OsRP1的表达。4.如权利要求3所述的提高水稻盐胁迫耐性的方法，它首先通过PCR方法扩增水稻OsRPP13
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L的全长编码区cDNA，然后在PCR产物末端加A，再连接到pMD18
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T载体；然后将克隆在pMD18
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T载体上的基因cDNA片段利用BamHI和SpeI酶切，插入pCAMBIA1390
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Ubi植物表达载体的BamHI和SpeI之间，获得植物表达载体pCAMBIA1390
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Ubi
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OsRPP13
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L；再利用农杆菌介导的遗传转化方法将植物过表达载体转化至水稻品种中花11中，得到水稻OsRPP13
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L基因表达提高的转基因水稻植...

【专利技术属性】
技术研发人员：解丽霞，陈艳晓，谢先芝，孟祥雪，郑崇珂，周晋军，
申请(专利权)人：山东省农业科学院，
类型：发明
国别省市：