[发明专利]BIP4基因在控制水稻抗旱性中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及水稻基因工程领域。具体涉及分离、克隆和通过功能验证得到一种能够调控干旱耐受能力的水稻BIP4基因及其在水稻抗旱性遗传改良中的应用。本发明通过筛选抗旱正调控因子OsbZIP23的互作蛋白，克隆到水稻抗旱性的负调控因子BIP4，BIP4基因的T-DNA插入突变体可以显著提高转基因水稻的抗干旱能力，证实了该基因的功能及其在作物抗旱遗传改良中的应用途径。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，随着环境问题日益严重，水稻生产也面临许多新的挑战，其中非常重要的一个就是各种非生物逆境对水稻生长发育的影响。全球很多耕地是干旱、半干旱地区，而且很多受到盐害威胁，水资源短缺以及土壤盐渍化等问题十分严重。随着全球生态环境日益恶化，自然灾害日益频发，各种环境胁迫严重影响了水稻等作物生长发育，使其遗传潜力难以发挥，造成产量降低。因此，提高水稻抵抗各种非生物逆境(尤其是干旱和高盐胁迫)的能力已经成为现代植物研究工作中急需解决的关键问题之一。通过转基因技术对水稻品种进行抗逆性遗传改良是其中重要的一条途径，而寻找水稻中可真正用于抗逆性遗传改良的基因是其中的关键。植物对逆境的应答反应是一个涉及多基因、多信号途径的复杂过程。许多基因被证明受逆境诱导并在植物对逆境的耐性方面发挥作用(Shinozaki等，Gene Expression and Signal Transduction in Water-Stress Response.Plant Physiol，1997，115：327-334)。这些基因及其表达产物可以分为三类：参与信号级联放大系统和转录调控的基因及产物，如一些激酶和转录因子；直接对保护生物膜和蛋白质起作用的基因及其表达产物；与水和离子的摄入和转运相关的蛋白质。其中转录因子在植物对非生物胁迫的应答反应中起着非常重要的作用。它们在胁迫诱导下不断合成，调控一系列下游基因的表达，将信号传递和放大，引起植物生理生化方面的改变，最终使其产生相应的抗逆性(Hirayama T，Shinozaki K，Research on plant abiotic stress responses in the post-genome era：past，present and future.Plant J，2010，61：1041-1052)。如拟南芥的DREB2A转录因子通过调控许多下游抗逆基因的表达，从而参与对干旱、高温和低温等多种非生物逆境的应答(Sakuma等，Functional Analysis of an Arabidopsis Transcription Factor，DREB2A，Involved in Drought-Responsive Gene Expression.Plant cell，2006，18，1292-1309；Sakuma等，Dual function of an Arabidopsis transcription factor DREB2A in water-stress-responsive and heat-stress-responsive gene expression.PNAS，2006，103，18822-18827)。水稻中已鉴定许多转录调控相关基因参与抗旱应答过程，包括bZIP、NAC、AP2类等家族成员(Fukao T，Xiong L，Genetic mechanisms conferring adaptation to submergence and drought in rice：simple or complex？Current Opinion in Plant Bielegy，2013)