[发明专利]基因OsPIL13在提高水稻盐胁迫耐性中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及农业科学领域，具体而言，本发明涉及通过降低水稻OsPIL13基因的表达来提高水稻的盐胁迫耐性。

背景技术

水稻是全球最主要的粮食作物，全球有50％的人口以稻米为主食。水稻生产对保障全球粮食安全，减少贫困人口和农村就业发挥着重要的作用。长期以来，水稻是我国播种面积最大、总产量最多、单产最高的粮食品种，是我国65％左右人口的主食，在粮食生产和消费中处于主导地位。盐害是水稻生产上最严重的非生物逆境危害因子之一。我国的盐碱土地面积达到了一亿公顷，受盐侵害的稻田约占栽培面积的五分之一，并且土壤盐渍化有日益扩大和加剧的趋势，造成的产量损失已难以估算。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这一农业问题的最有效途径之一。

目前用于抗盐基因工程的基因主要包括以下几类。第一，参与渗透保护物质(如脯氨酸、甘露醇、甜菜碱、海藻糖等)合成的基因。这样能够使植物在水分胁迫下能合成更多的渗透调节物质，以提高植物的渗透调节能力，从而增强植物的耐盐性。如在水稻中过量表达脯氨酸生物合成途径上的关键酶基因(P5CS,delta1-pyrroline-5-carboxylate synthase)提高了转基因植株的抗旱性(Kishor et al.1995；Plant Sci，199:41–48)；在转基因水稻植株中提高海藻糖的含量能够增强对盐、干旱和低温的胁迫耐性(Garg et al.2002)。第二，调控基因。这类基因包括与ABA生物代谢相关的基因(如NCED和ABAOX)、ABA信号传导途径相关的基因(如编码bZIP类、Myb类、NAC类、zinc-finger类转录因子的基因)和ABA非依赖途径的转录因子如DREB家族基因(Kumar et al.,Rice,6:27；Todaka et al.,Rice,5:6)。

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-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-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-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-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，2006，103:12987–12992；Nakashima et al.，Plant J.,2007,51:617-630)。第五，锌指转录因子也参与水稻的盐胁迫耐性，如TFIIIA-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)。

本发明从水稻日本晴中分离克隆到一个编码bHLH结构域的基因。Nakamura等人(2006)在水稻基因组中预测到该基因序列，将其命名为OsPIL13。但是目前该基因功能未知。

发明内容