[发明专利]水稻抗高温相关基因OsZFP、筛选标记及其分离方法

说明书

本发明提供一种经分离的水稻内源抗高温基因（简称OsZFP基因）及其所编码的多肽；包含本发明的抗高温基因或其所编码的多肽的优选水稻细胞以及所述植物细胞的制备方法。并进一步提供选育作物抗高温新品种的新方法和新技术包括抗高温相关的调控序列和标定所述抗高温基因的紧密连锁分子标记及其序列。

技术领域

本发明涉及植物基因工程和分子育种技术领域。具体地说，更具体而言，涉及植物抗高温基因的定位、分离、功能分析、序列特征化、调控序列鉴定和共分离分子标记筛选与创造及其在改良水稻等作物的抗逆性方面的应用水稻中的一种抗高温基因的遗传转化和分子标记辅助选择方法与程序。此外本发明还涉及借助所述利用抗高温基因来改良水稻等作物的抗逆性方面的应用。

背景技术

水稻是最重要的粮食农作物，而且是世界上一半以上人口的主要食物来源（Khush, 2005），报道显示，水稻产量以每年0.6-0.9%增长速率才能在2050 年满足人们生活的需求（Carriger and Vallee, 2007）。作物产量的增加依赖农田，农业生产的可持续发展需要避免环境的恶化、生态平衡的破坏以及生物多样性的丧失（Cassman, 1999; Tilmanet al., 2002）。作物产量主要是由光合作用和呼吸作用决定的，然而，光合作用和呼吸作用均对温度敏感（Yoshida, 1981），此外还受空气中CO2 浓度（Baker et al., 1990）、臭氧层（Maggs and Ashmore, 1998）的影响，这些因素也和温室效应有关（Rosenzweig andParry, 1994）。

气候的持续变暖已经给水稻生产带来灾难性的影响。2006 和2007 年, 中国长江中下游的重庆、湖北、湖南、安徽、浙江和广东等省区连续两年出现大范围持续38℃以上的高温天气，导致水稻等粮食作物大面积减产，严重的使其结实率不到50%。因此，育种上迫切需要可资利用的抗高温遗传资源用以应对全球升温给水稻生产带来的严重威胁。因此，广泛开展耐热研究、深入挖掘抗高温遗传资源，努力从植物耐热新品种选育角度应对全球升温给水稻生产带来的严重威胁无疑在理论上和实践上都有重要意义。

近年来，国内外就水稻孕穗期（赵志刚等，2006）、抽穗期（张永生等，2009; Zhanget al., 2009）、开花期（曹立勇等，2003，2002；盘毅等，2005；陈庆全等，2008；张涛等，2008；奎丽梅等，2008； Zhang et al., 2009；Jagadish et al., 2010;）、灌浆期（朱昌兰等，2005）以及稻米直链淀粉含量合成和胶稠度形成（朱昌兰等，2006）等时期的抗高温特性进行了大量的遗传分析和染色体定位，定位到的耐热水稻数量形状（简称QTL）涉及水稻的每一条染色体，其中，遗传效应最显著的一个QTL 位点是来自巴基斯坦的品系Bala，其对表型变异的解释率达18%。然而，由于不同的研究者使用的试验材料和高温处理程序与方法的不同，所获得的实验数据彼此难以相互印证和重演，所定位的QTL区间相对较大，以致无法确定候选基因和进行相关的分子克隆及功能互补验证。因此，对上述定位的耐热QTL而言，不仅在理论上缺乏必要的数据支持，而且在生产实践上也难以有效利用。

此外，一些研究者还通过同源克隆法对水稻耐热相关基因进行了研究。Yamanouchi 等（2002）利用图位克隆法定位并克隆了一个关于水稻斑点基因Sp17，发现它的一个阅读框和热胁迫转录因子高度相似，在热胁迫条件下，突变体和野生型Sp17的表达量都上调。Yokotani 等（2008）把水稻编码OsHsfA2e的耐热基因转移到拟南芥中去，转基因拟南芥对环境胁迫的耐性增强。对非胁迫条件下过量表达的拟南芥植株进行芯片分析，发现与胁迫相关的一些基因表达量升高，这其中包括几类热激蛋白。