本发明专利技术公开的一种OsLOX1基因在调控水稻抗干旱性和种子活力中的应用，涉及植物基因工程技术领域。本发明专利技术中通过CRISPR/Cas9敲除OsLOX1的突变系对干旱胁迫的耐受性低于野生型品系，并且伴随着过氧化氢(H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;)、丙二醛(MDA)含量的上升和抗氧化酶相关基因的表达量下降。此外还发现，与野生型相比，敲除OsLOX1降低了水稻种子寿命，同时伴随着H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;、MDA含量的上升和抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性的下降；可用于水稻耐储藏抗旱品种的选育；为培育耐干旱水稻品种和提高种子寿命提供了重要的基因资源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程，具体涉及oslox1基因在调控水稻抗干旱性和种子活力中的应用。
技术介绍
1、水稻是全球重要的粮食作物，也是全球一半以上人口的主食。随着育种技术的提高，水稻的产量也在增加。然而，全球气候变化导致整体温度和年降水量的变化逐渐增加，这可能导致干旱期，最终导致干旱。干旱胁迫是一种主要的环境胁迫，会严重损害植物的生长发育，甚至导致作物产量的严重损失。在缺水的情况下，光合作用、呼吸、种子发芽、根系和植物生长等所有生理生化过程都会受到严重影响，导致细胞进行性死亡。因此，育种者迫切需要生产更多抗旱高产植物。
2、在储存过程中，种子活力的下降，对育种工作产生的负面影响更是不可估量。因此，在长期储存期间保持种子的质量和活力是一个共同的挑战。影响种子活力的因素有很多，如环境条件、种子生理状态和亚种差异。近年来，不少研究人员通过改进储藏方法、储藏温度等手段延长种子活力，但往往需要耗费大量财力和物力，无法得到广泛推广。随着分子生物学技术的飞速发展，水稻种子活力遗传机制及生理生化机制方面的研究取得了较大的进展，对水稻生产具有重要意义。
3、尽管目前已定位、克隆了几个调控水稻耐旱或种子活力相关的基因，但由于耐旱机制以及调控种子活力机制的复杂性，定位和克隆的基因还远远不能揭示水稻干旱、种子活力的分子机制，限制了这些基因在水稻育种中的应用。因此亟需在广泛的水稻种质资源中挖掘更多的基因资源，鉴定和克隆更多新的调控水稻耐旱、种子活力基因，为进一步探索水稻分子机制和培育耐旱或种子活力高的水稻品种奠定基础。
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br/>技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术通过从水稻中克隆了13-脂氧合酶代谢途径的脂氧合酶oslox1基因，主要研究了其在水稻干旱胁迫和种子萌发中的作用。本专利技术发现，oslox1基因在叶片和早期萌发种子中表达量比较高。发现crispr/cas9敲除oslox1的突变系对干旱胁迫的耐受性低于野生型品系，并且伴随着过氧化氢(h2o2)、丙二醛(mda)含量的上升以及过氧化氢酶(cat)活性和抗氧化酶相关基因的表达量下降。此外还发现，与野生型相比，敲除oslox1降低了水稻种子寿命，同时伴随着h2o2、mda含量的上升和抗氧化酶超氧化物歧化酶(sod)、过氧化氢酶(cat)活性的下降。总的来说，敲除lox1突变体降低了水稻幼苗对干旱胁迫的耐受性和种子寿命。
2、本专利技术的第一个目的是提供一种oslox1基因在调控水稻抗干旱性和/或调控水稻种子活力中的应用。
3、可用于水稻耐储藏和或抗旱品种的选育。
4、进一步地，敲除或沉默所述oslox1基因后，降低水稻的抗干旱性。
5、进一步地，所述抗旱性中的水稻特性包括以下(1)～(6)中的至少一种：
6、(1)干旱胁迫下水稻植株高度、水稻穗长的生长；
7、(2)干旱胁迫下水稻单株产量；
8、(3)干旱胁迫下水稻的结实率、粒厚以及千粒重；
9、(4)干旱胁迫下水稻的存活率；
10、(5)干旱胁迫下水稻中过氧化氢、丙二醛和cat含量；
11、(6)干旱胁迫下水稻中ros清除系统相关基因的表达，其中，所述ros清除系统相关基因包括oscatb、oscatc、ossodcc1、osapx2和ospox1中的至少一种。
12、具体的，敲除或沉默所述oslox1基因后，将使得水稻植株高度、水稻穗长下降，导致水稻单株产量和结实率下降，导致水稻粒厚和千粒重显著下降。还会导致出现严重的干旱胁迫症状，且在干旱胁迫再恢复浇水后，植株存活率降低。
13、干旱条件下，oslox1下调了ros清除系统相关基因的表达，包括oscatb(catalaseb)、oscatc(catalase c)、ossodcc1(copper/zinc superoxide dismutase 1)、osapx2(ascorbate peroxidase 2)、ospox1(peroxidase 1)。
14、进一步地，敲除或沉默所述oslox1基因后，降低水稻种子的活力。
15、进一步地，所述种子的活力的特性包括种子的萌发势、发芽率、发芽指数和抗老化性。
16、具体的，敲除或沉默所述oslox1基因后，突变体的萌发势、发芽率和发芽指数显著低于wt植株(野生型)的相应值；同样自然老化6个月后，突变体丧失种子活力。
17、自然老化六个月后，突变系植株h2o2积累增多以及丙二醛(mda)含量的升高明显，超氧化物岐化酶superoxide dismutase(sod)活性显著降低；进一步检测ros清除系统相关基因的表达，结果表明老化后，lox1下调了cata(catalase a)、catb(catalase b)、catc(catalase c)基因的表达。
18、此外，突变系植株的胚乳结构呈现松散、脆弱、不规则的结构，且突变系植株中游离脂肪酸的浓度升高。
19、进一步地，所述oslox1基因的核苷酸序列如下(a1)或(a2)：
20、(a1)seq id no:1所示的核苷酸序列；
21、(a2)seq id no：1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。
22、本专利技术的目的之二在于提供一种用于扩增oslox1基因的引物对，包括seq id no:2所示的正向引物和如seq id no:3所示的反向引物。
23、本专利技术的目的之三在于提供一种用于敲除oslox1基因的引物对，包括seq id no:4所示的正向引物和如seq id no:5所示的反向引物。
24、本专利技术的目的还在于提供一种调节水稻农艺性状的方法，包括将oslox1基因在水稻中敲除或沉默，获得对干旱胁迫的耐受性降低的水稻，和/或获得种子活力降低的水稻。
25、本专利技术的目的还在于提供一种调节水稻种子中游离脂肪酸含量的方法，包括将oslox1基因在水稻中敲除或沉默以提高水稻种子中游离脂肪酸的含量。
26、进一步地，所述游离脂肪酸包括亚麻酸(lna)和亚油酸(la)、花生四烯酸(ara)。
27、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
28、本专利技术发现了oslox1基因的新应用，发现crispr/cas9敲除oslox1的突变系对干旱胁迫的耐受性低于野生型品系，并且伴随着过氧化氢(h2o2)、丙二醛(mda)含量的上升和过氧化氢酶(cat)活性、抗氧化酶相关基因的表达量下降。此外还发现，与野生型相比，敲除oslox1降低了水稻种子寿命，同时伴随着h2o2、mda含量的上升和抗氧化酶超氧化物歧化酶(sod)、过氧化氢酶(cat)活性的下降。总的来说，敲除oslox1突变体降低了水稻幼苗对干旱胁迫的耐受性和种子寿命；可用于水稻耐储藏抗旱品种的选育；为培育耐干旱水稻品种和提高种子寿命提供了重要的基因资源。<本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.OsLOX1基因在调控水稻抗干旱性和/或调控水稻种子活力中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，敲除或沉默所述OsLOX1基因后，降低水稻的抗干旱性。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述抗旱性中的水稻特性包括以下(1)～(6)中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，敲除或沉默所述OsLOX1基因后，降低水稻种子的活力。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述种子的活力的特性包括种子的萌发势、发芽率、发芽指数和抗老化性。
6.根据权利要求1-5任一所述应用，其特征在于，所述OsLOX1基因的核苷酸序列如下(a1)或(a2)：
7.根据权利要求1-5任一所述应用，其特征在于，用于扩增OsLOX1基因的引物对包括SEQ ID NO:2所示的正向引物和如SEQ ID NO:3所示的反向引物。
8.根据权利要求1-5任一所述应用，其特征在于，用于敲除OsLOX1基因的引物对包括SEQ ID NO:4所示的正向引物和如SEQ ID NO:5所示的反向引物。
9.一种调节水稻农艺性状的方法，其特征在于，将OsLOX1基因在水稻中敲除或沉默，获得对干旱胁迫的耐受性降低的水稻，和/或获得种子活力降低的水稻。
10.一种调节水稻种子中游离脂肪酸含量的方法，其特征在于，将OsLOX1基因在水稻中敲除或沉默以提高水稻种子中游离脂肪酸的含量。
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【技术特征摘要】
1.oslox1基因在调控水稻抗干旱性和/或调控水稻种子活力中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，敲除或沉默所述oslox1基因后，降低水稻的抗干旱性。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述抗旱性中的水稻特性包括以下(1)～(6)中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，敲除或沉默所述oslox1基因后，降低水稻种子的活力。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述种子的活力的特性包括种子的萌发势、发芽率、发芽指数和抗老化性。
6.根据权利要求1-5任一所述应用，其特征在于，所述oslox1基因的核苷酸序列如下(a1)或(a2)：
【专利技术属性】
技术研发人员：张建福，何炜，翁雅红，王克武，王艳文，魏毅东，蔡秋华，朱永生，郑燕梅，王颖姮，
申请(专利权)人：福建省农业科学院水稻研究所，
类型：发明
国别省市：
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