[发明专利]控制水稻耐冷性的基因TSG2及其应用

说明书

本发明提供控制水稻耐冷性的基因TSG2及其应用。基因TSG2的核苷酸序列及其编码蛋白的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:1和2所示。本发明首次发现了一个新的控制水稻耐冷性的基因TSG2，为作物耐冷性遗传改良提供了新的基因位点。

技术领域

本发明涉及植物转基因技术领域和作物遗传育种领域，具体地说，涉及控制水稻耐冷性的基因TSG2及其应用。

背景技术

水稻作为主要粮食作物之一，起源于热带或亚热带地区，相对其它作物而言对低温非常敏感。随着不同地区人们对大米的消费需求，水稻在高纬度地区种植面积逐渐增大，冷害问题也就越来越突出。一般来说，水稻适宜生长温度在25℃～30℃，过低就会影响植物各种生理过程，造成苗期植物死亡和穗期灌浆不充分结实率低等问题。在我国，大面积水稻均面临冷害影响，包括我国东北高纬度地区以及南方地区的部分晚稻品种。因此，耐低温是水稻育种工作的重要改良目标之一。

随着分子辅助育种的日益成熟以及分子设计育种的逐渐兴趣，克隆耐低温相关基因显得尤为重要。然而，由于影响耐低温的生物学过程复杂，可能受多个微效数量性状基因控制，并且耐低温性状鉴定相对困难，在不同时期并不相同，导致水稻耐低温基因克隆进展缓慢。COLD1编码一个G蛋白信号调节因子，它能与G蛋白α亚基RGA1互作，促进Ca2+内流并增强G蛋白的GTP酶活性，进而增强水稻的耐寒性。qLTG3-1编码一个富含甘氨酸(GRP)的保守结构域蛋白，第17位氨基酸的差异(L17H)决定了水稻在低温条件下种子萌发的强与弱。OsGSTZ2第99位的苯丙氨酸(Ile)对提高水稻苗期耐低温起重要作用。LTG1编码酪蛋白激酶Ⅰ，其编码区357位的氨基酸替换(I357K)对于低温环境下水稻的生长速率、抽穗期和产量都有重要的影响。CTB1编码一个含有F-box结构域的蛋白，它与一个E3泛素连接酶亚基Skp1互作，参与泛素-蛋白酶体途径的低温信号传导。CTB4a编码一个保守的富亮氨酸受体样激酶LRR-RLK(leucine-rich repeat receptor-like kinase)，其与ATP合成酶的β亚基AtpB互作，影响ATP合成酶的活性，为低温下水稻灌浆提供能量供应。

ABA作为逆境相关主要激素，在低温逆境中扮演着重要角色。一般而言，在低温逆境下，维持相对低的ABA水平有利于提高水稻对低温的耐受力。例如，研究发现，类胡卜素(ABA合成的前体)的突变体phs1、phs2、phs3-1与phs4在苗期和生殖生长期水稻内源ABA水平降低，但对低温的耐受性有所提高。过量表达OsNAC095提高水稻幼苗内源ABA水平，却使水稻对低温敏感。其它激素可能也参与到水稻耐冷过程，并在平衡植物耐冷性与生长发育过程中起着重要作用，但目前报道尚少，为耐冷性水稻改良造成了障碍。

现已克隆的耐冷基因数目仍然非常有限，并且每个基因其影响的方面存在差异，在不同背景下功能可能也不相同，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制水稻耐冷性的基因TSG2及其应用。

为了实现本发明目的，本发明控制水稻耐冷性的基因TSG2，其为编码如下蛋白质(a)或(b)的基因：

(a)由SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)SEQ ID NO:2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由(a)衍生的蛋白质。

本发明的基因TSG2来源于水稻粳稻中花11(Oryza Sativa L.)，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。

不同水稻品种来源或不同植物来源的，与SEQ ID NO:1序列相似性大于90％的TSG2等位基因也属于本发明保护范围。

本发明还提供基因TSG2在耐低温水稻育种中的应用，其是利用基因工程手段，对水稻基因TSG2进行定点突变，使得该基因功能缺失，来实现对水稻耐冷性的遗传改良。