水稻抗逆相关基因OsDjB4及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻抗逆相关基因OsDjB4及其应用，该基因OsDjB4的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，它的基因全长4439bp，其cDNA编码区序列长1050bp，分别如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示，本基因编码350个氨基酸，如SEQ ID NO.3所示。该基因OsDjB4编码的蛋白具有典型的DnaJ结构域，属OsDjB类型，受干旱、高盐、过氧化氢以及ABA诱导表达，OsDjB4基因敲除突变体显著增强转基因水稻苗期抵抗渗透胁迫的能力,而过表达该基因降低了水稻对渗透胁迫的耐受力,与水稻抗逆性相关。受力,与水稻抗逆性相关。受力,与水稻抗逆性相关。

【技术实现步骤摘要】
水稻抗逆相关基因OsDjB4及其应用


[0001]本专利技术涉及一种水稻抗逆相关基因，具体涉及一种水稻抗逆相关基因OsDjB4及其应用。

技术介绍

[0002]干旱是影响水稻生长发育的重要环境因素之一，严重影响水稻产量和农业可持续发展。近年来，由于人口的不断增长，农业用水需求的增加以及可利用淡水量的降低，进一步加剧了干旱对农业生产的影响。因此，挖掘水稻关键逆境应答因子并解析其作用机制，对改良作物耐逆性品质和培育抗逆品种具有重要的科学意义。
[0003]DnaJ是一类分子量为41KD的热激蛋白，最早从大肠杆菌中分离得到，因其含有J结构域的蛋白，因此又称DnaJ蛋白。DnaJ蛋白由四个保守结构域组成，即J结构域、C
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term结构域、富含甘氨酸和苯丙氨酸的结构域(G/F结构域)和锌指结构域(ZnF结构域)。根据DnaJ蛋白的保守结构域，DnaJ蛋白主要分为三类：I类DnaJ蛋白含有J结构域、G/F结构域、ZnF结构域和C
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term结构域四种结构域；II类DnaJ蛋白不含ZnF结构域；III类DnaJ蛋白只有J结构域；近年来还新定义了一个类含有类似于J结构域但缺少关键的HPD基序的蛋白，将其列为IV类DnaJ蛋白。DnaJ蛋白的命名以其分类为基础，被分为I、II、III三类分别对应OsDjA，OsDjB和OsDjC。
[0004]DnaJ蛋白不仅作为分子伴侣参与蛋白和蛋白复合物的组装、稳定和成熟，而且在植物对非生物的响应过程中发挥重要作用。TMS1编码具有一个DnaJ蛋白，在30℃条件下TMS1基因的突变极大阻碍了拟南芥花粉管的伸长，最终导致雄性育性显着下降，说明TMS1是拟南芥花粉管耐热性所必需的(Yang et al.,2009；Plant J,57(5):870
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82)。拟南芥AtDjB1编码定位于线粒体的DnaJ蛋白，atdjb1突变体比野生型植物对热胁迫更敏感，热胁迫后突变体体内抗坏血酸浓度降低，过氧化氢和氧化产物浓度升高；研究表明AtDjB1在维持氧化还原稳态中起着关键作用，并通过保护细胞免受热诱导的氧化损伤来增强拟南芥的耐热性(Zhou et al.,2012；New Phytol,194(2):364
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378)。拟南芥AtDjA3的表达会受到NaCl、葡萄糖和ABA的诱导表达；研究发现atdja3突变体在萌发和子叶发育过程中对NaCl、葡萄糖和ABA的敏感性增强，表明AtDjA3在拟南芥响应非生物胁迫的耐受过程中发挥着重要的作用(et al.,2016；Front Plant Sci,7:220)。Liu等研究发现与野生型相比，水稻osdnaj15突变体对盐胁迫敏感性增加。进一步研究发现，盐胁迫促进了水稻OsDnaJ15的核重定位，使其能够与OsBAG4相互作用，并协同促进OsMYB106的DNA结合活性，从而参与激活OsHKT1；5转录调控复合体的形成，应答盐胁迫(Liu et al.,2023；J Integr Plant Biol,65(1):265
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279)。此外，也有研究报道DnaJ蛋白在植物响应干旱胁迫中发挥功能。烟草NtDnaJ1在干旱胁迫下表达量显著上调，在拟南芥中过表达NtDnaJ1不仅增强了植株对渗透胁迫和干旱胁迫的耐受性，而且显著增加了ABA信号通路和抗氧化基因的表达。因此，NtDnaJ1通过调节胁迫响应基因的表达来增强抗旱性(Xia et al.,2014；PlantPhysiol Biochem,83:100
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106)。
[0005]综上所述，关于DnaJ蛋白能影响水稻对外界环境适应能力的研究尚不多，并且这类基因抗逆的机制也不是十分的清楚。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种水稻抗逆相关基因OsDjB4及其应用，编码的蛋白具有典型的DnaJ结构域，属OsDjB类型，可响应逆境胁迫，基因敲除后可提高水稻的抗渗透胁迫能力。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了水稻抗逆相关基因OsDjB4，该基因OsDjB4的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]优选地，该基因OsDjB4的cDNA序列如SEQ ID NO.2所示。
[0009]优选地，该基因OsDjB4与抗渗透胁迫相关。
[0010]优选地，该基因OsDjB4受干旱、高盐、过氧化氢以及脱落酸诱导表达。
[0011]本专利技术的另一目的是提供水稻抗逆相关蛋白OsDjB4，该蛋白OsDjB4的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。
[0012]本专利技术的另一目的是提供水稻具有抗逆功能的突变基因，该突变基因为以下任意一种：在SEQ ID NO.2序列中缺失16bp的序列GGGTCTTCATACT；在SEQ ID NO.2序列中CATACTA插入单个碱基T为CATACTTA。
[0013]优选地，该突变基因为抗干旱基因。
[0014]本专利技术的另一目的是提供所述的基因OsDjB4或所述的蛋白OsDjB4或所述的突变基因在影响水稻抗逆方面的应用。
[0015]优选地，在培育抗干旱水稻方面的应用。
[0016]优选地，该应用包含如下步骤：
[0017](1)将如权利要求1所述的基因OsDjB4的编码区或sgRNA片段连接于植物表达载体，形成含有水稻OsDjB4基因的植物过表达或CRISPR/Cas9载体；
[0018](2)将步骤(1)中的植物过表达或CRISPR/Cas9载体转入农杆菌EHA105中，将含有过表达或CRISPR/Cas9载体的农杆菌侵染水稻愈伤，在28℃经过共培养、除菌、抗生素筛选和分化后，获得水稻OsDjB4基因的过表达和CRISPR
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Cas9转基因植株。
[0019]本专利技术的水稻抗逆相关基因OsDjB4及其应用，具有以下优点：
[0020]本专利技术通过分子生物学、基因工程等方法对OsDjB4生物学功能进行了研究，进一步揭示了其在水稻响应非生物胁迫中有着重要的作用。该基因OsDjB4编码的蛋白具有典型的DnaJ结构域，属OsDjB类型，受干旱、高盐、过氧化氢以及ABA诱导表达，OsDjB4基因敲除突变体显著增强转基因水稻苗期抵抗渗透胁迫的能力,而过表达该基因降低了水稻对渗透胁迫的耐受力,与水稻抗逆性相关。
附图说明
[0021]图1为本专利技术水稻OsDjB4基因的结构域和序列同源性分析；A为OsDjB4基因的结构域；B为OsDjB4基因的序列同源性分析。
[0022]图2为本专利技术水稻OsDjB4基因在水稻不同组织中的表达水平。
[0023]图3为本专利技术水稻OsDjB4基因在苗期受到甘露醇、盐、过氧化氢和外源ABA处理时
的表达水平。
[0024]图4为本专利技术水稻OsDjB4过表达及CRISPIR
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Cas9转基因植株的鉴定。
[0025]图5为本专利技术在0mM甘露醇、120mM甘露本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻抗逆相关基因OsDjB4，其特征在于，该基因OsDjB4的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.根据权利要求1所述的基因OsDjB4，其特征在于，该基因OsDjB4的cDNA序列如SEQ ID NO.2所示。3.根据权利要求1所述的基因OsDjB4，其特征在于，该基因OsDjB4与抗渗透胁迫相关。4.根据权利要求1所述的基因OsDjB4，其特征在于，该基因OsDjB4受干旱、高盐、过氧化氢以及脱落酸诱导表达。5.水稻抗逆相关蛋白OsDjB4，其特征在于，该蛋白OsDjB4的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。6.水稻具有抗逆功能的突变基因，其特征在于，该突变基因为以下任意一种：在SEQ ID NO.2序列中缺失16bp的序列TCTTCATACTATGGGG；在SEQ ID NO.2序列中CATACTA插入单个碱基T为CATACTTA。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鸿鸣，黄琳娟，陈亮，崔玉超，高方远，任光俊，
申请(专利权)人：四川省农业科学院作物研究所，
类型：发明
国别省市：