[发明专利]OsZFP1基因在控制水稻抗旱性中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及OsZFP1基因在控制水稻抗旱性中的应用。本发明克隆和验证的OsZFP1基因可在水稻抗旱遗传改良中的应用。本发明通过对OsZFP1的CRISPR突变体及超量表达材料进行干旱表型鉴定，克隆到一个参与水稻干旱应答的基因OsZFP1，苗期以及成株期的干旱胁迫试验表明，OsZFP1是水稻干旱应答的正调控因子，证实了该基因的功能及应用途径。

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提高干旱耐受能力的水稻OsZFP1基因在水稻抗旱性遗传改良中的应用。本发明采用候选基因筛选的方法，克隆到控制水稻抗旱基因OsZFP1，通过共分离检测表明oszfp1突变体与干旱敏感表型是紧密关联的，证实了该基因的功能及应用途径。

背景技术

植物在生长的过程中会受到诸多环境因素的影响，干旱、冷害和高温会导致农作物的大规模减产，在许多地区是农业发展的瓶颈。培育耐逆性的作物品种一直是农业科学技术研究的主要目标之一。为了抵抗或适应这些不利的因素，植物体感受细胞外环境条件的变化并通过多种途径将其传递到细胞内，会诱导表达一些应答基因，产生一些使细胞免受干旱、高盐、低温等胁迫伤害的功能蛋白和渗透调节物质以适应不利的生长环境(Xiong等,Cell signaling during cold,drought and salt stress.Plant Cell.14(suppl),S165–S183,2002)。而那些功能基因对环境做出反应的过程中能否正确表达受到了调控因子的精细调节。转录因子作为一种调控基因，当生物体感受逆境胁迫时，能调控一系列下游基因的表达，从而增强植物体对逆境的耐受能力，达到抵抗不良环境条件胁迫的效果。大多数类型的转录因子都参与了植物的非生物逆境应答反应，包括AP2/EREBP、bZip、HD-ZIP、MYB、MYC、NAC和Zinc finger类转录因子(Yamaguchi-Shinozaki K,ShinozakiK.Transcriptional regulatory networks in cellular responses and tolerance todehydration and cold stresses.Annu Rev Plant Biol,2006,57:781-803)。通过基因工程，部分逆境应答转录因子已经成功应用于水稻抗逆遗传育种。利用SNAC1培育的转基因水稻植株在大田干旱环境下能提高结实率30％左右，而在正常条件下产量不受影响且没有其他表型变化。转基因植株在营养生长期对干旱和高盐的抗性也显著提高(Hu等.Overexpressing a NAM,ATAF,and CUC(NAC)transcription factor enhances droughtresistance and salt tolerance in rice.Proc Natl Acad Sci USA,2006,103:12987-12992)。这些抗逆转录因子是通过调控大量下游基因的表达来体现其功能。这些下游基因中往往含有参与信号转导和基因表达的调控蛋白，它们又进一步形成次级的调控网络。这些下游基因同样可以用于作物抗逆境的遗传改良。拟南芥中抗高温转录因子DREB2A的下游基因HsfA3同样可以提高转基因超表达植株对高温的抗性(Yoshida等.Functionalanalysis of an Arabidopsis heat-shock transcription factor HsfA3 in thetranscriptional cascade downstream of the DREB2A stress-regulatorysystem.Biochem Biophys Res Commun,2008,368:515-21)。

水稻是重要的粮食作物和模式植物，在极端气候条件频发的今天，培育抗逆性增强的水稻具有重要的意义。本发明涉及的OsZFP1基因属于水稻C2H2锌指蛋白家族，鉴于OsZFP1基因是动物Znf346类C2H2锌指蛋白的同源基因，但该类蛋白在植物中功能报道极少，是否能提高植物的抗逆性目前也尚无相关报道。因此，本发明从水稻中分离出OsZFP1基因，并鉴定它在提高水稻抗逆性方面所发挥的功能，对于培育抗逆境水稻新品种乃至植物抗逆境的遗传改良都将具有非常重要的意义。

发明内容