[发明专利]水稻转录因子OsARF17基因及其在抗黑条矮缩病毒植物育种中的应用

说明书

本发明涉及一种水稻生长素转录因子OsARF17基因及其在抗水稻黑条矮缩病毒中的应用，本发明通过将植物激素生长素途径转录因子OsARF17过表达后，获得稳定遗传的转基因植株，通过实验证实OsARF17基因过表达后能够增强水稻对水稻黑条矮缩病毒的抗性，具体表现为接种病毒后与对照相比，本发明获得的转基因植株的发病症状减轻、发病率降低，病毒含量减少，为水稻抗病育种提供重要的基因库及新的种质资源。

技术领域

本发明涉及转基因技术领域及植物病害防治领域，具体涉及水稻素转录因子OsARF17基因及其在抗水稻黑条矮缩病毒植物育种中的应用。

背景技术

水稻黑条矮缩病毒(Rice black-streaked dwarf virus,RBSDV)是一种具有重要危害的水稻病毒，该病毒是正二十面体球状结构，直径为75-80nm，其寄主范围主要在禾本科植物。受感染的植物表现出严重的发育迟缓，叶片背面出现白色的蜡状或瘤状突起，对经济作物水稻、玉米、小麦和大麦产量造成严重影响。该病曾在2009-2011年间出现大爆发，造成严重的经济损失。从致病机理层面而言，水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)是由灰飞虱(Nilaparvata lugens)经卵传播(Shikata and Kitagawa 1977；Ruan et al.1984)，一旦植物被感染，通常是无法治愈的；因此，水稻黑条矮缩病毒病在水稻中也被称为“癌症”(Azuhata et al.2019)。

RBSDV是呼肠孤病毒科(Reoviridae)斐济病毒属(Fijivirus)的重要成员之一，近年来，国内外学者对RBSDV分子生物学功能开展了大量的研究，包括基因组学、蛋白组学以及病毒蛋白与寄主因子互作等方面。例如，研究人员发现RBSDV P5-1，P6,P9是病毒复制毒质的重要组成部分。P7-2与S-phase kinase-associated protein 1(OsSKP1)相互作用形成SCF复合物。P8蛋白编码病毒的内层衣壳蛋白，具有抑制转录活性的功能。P10编码的外壳蛋白，能够激发内质网应激反应。这些报道有助于我们对RBSDV致病机制的进一步研究。

RBSDV侵染的植株表现出的明显发病症状为植株矮缩、叶色浓绿、分蘖增加。RBSDV侵染的寄主范围很广，像禾本科的水稻、玉米、小麦等经济作物都能侵染，目前主要侵染玉米和水稻两种重要的经济作物。气候变化及耕作制度等因素的影响，水稻黑条矮缩病毒病的发生越来越严重，同时防治难度加大。传统的防治是通过喷洒杀虫剂来减少灰飞虱的数量，但喷施杀虫剂会带来一系列的农药残留问题。因此，防治黑条矮缩病毒病最经济有效的措施是培育抗病性品种。近年来，越来越多的水稻转基因抗性材料，为作物抗病育种提供重要的理论及实际意义。

生长素作为植物生长类激素(IAA)，不仅参与调节植物生长发育，而且在植物抗病免疫方面扮演着重要的角色。关于生长素信号途径的研究发现，当植物细胞中IAA含量比较低时，生长素转录抑制蛋白(AUX/IAA)会与生长素转录因子(ARF)结合，抑制ARF的转录活性，进而调控生长素相关基因的表达。当细胞内生长素含量较高时，IAA与生长素受体TIR1一起去结合AUX/IAA蛋白，在E3泛素连接酶SCF^TIR1复合物的作用下促使AUX/IAA蛋白发生泛素化降解，同时释放出ARF，调控生长素相关应答基因的转录。ARF能够特异性结合生长素初期响应基因的启动子，对生长素响应基因的表达起激活或抑制作用。目前，关于植物生长素途径参与植物抗病的研究发现，生长素信号能拮抗SA介导的对病原细菌的抗性；生长素信号在植物应对营腐生生活的病原菌侵染时发挥重要的作用；此外，烟草花叶病毒(TMV)能与ARF相互作用，从而影响植物的症状发生。但目前，关于水稻中生长素转录因子OsARF17参与抗RBSDV侵染还没有相关报道。