[发明专利]水稻OsS6K1基因或OsS6K2基因在提高水稻产量和/或抗旱性中的应用有效

专利信息
申请号: 202011309849.9 申请日: 2020-11-20
公开(公告)号: CN112210566B 公开(公告)日: 2022-04-12
发明(设计)人: 都浩;袁月;陈文臻;凃巨民 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: C12N15/54 分类号: C12N15/54;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
代理公司: 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224 代理人: 韩聪
地址: 310013 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 水稻 oss6k1 基因 oss6k2 提高 产量 抗旱性 中的 应用
【说明书】:

发明公开了水稻OsS6K1基因及其同源的OsS6K2基因在提高水稻产量和/或抗旱性中的应用,属于生物技术领域。所述应用包括:利用RNAi或CRISPR/CAS9技术降低水稻OsS6K1基因或OsS6K2基因编码蛋白的表达或活性,进而获得产量和/或抗干旱性能增强的水稻突变体。本发明通过利用CRISPR/Cas9系统构建水稻OsS6K1基因及其同源的OsS6K2基因靶位点特异性敲除的植物重组表达载体,转基因获得OsS6K1基因或OsS6K2基因功能缺陷型突变的纯合突变体植株。本发明提供了水稻OsS6K1基因或OsS6K2基因突变体植株在水稻抗旱性研究的新方向,在农业开发方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及生物技术领域,具体涉及水稻OsS6K1基因或OsS6K2基因在提高水稻产量和/或抗旱性中的应用。

背景技术

水稻是我国主要粮食作物之一,水稻生产高度依赖于水资源,伴随着全球气候的剧烈变化,水资源短缺日益成为影响水稻稳产的重要因素,干旱胁迫影响水稻的生长发育和产量。因此,通过挖掘水稻中抗干旱的基因资源,通过基因编辑手段改良水稻的抗干旱能力是解决水稻抗旱的重要手段。

S6K(ribosomal protein S6 kinase)属于AGC家族丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,它在不同物种之间相当保守。哺乳动物和植物都具有两个S6Ks,即S6K1和S6K2。S6K1和S6K2在蛋白序列上高度同源,其氨基端为特异性的核定位序列,激酶活性催化结构域位于定位序列C端(Gout et al.,1998;Saitoh et al.,1998;Weng et al.,1998)。

在动物中对S6Ks的诸多研究表明,S6K在生长和发育过程中具有重要的调控作用。S6Ks通过磷酸化核糖体蛋白S6(rpS6)来控制细胞生长,rpS6的磷酸化影响哺乳动物对分裂素的应答(Pende et al.,2004)。在植物中,对于拟南芥S6K的研究较为深入。拟南芥基因组含有两个S6K成员,分别为AtS6K1和AtS6K2,其编码的氨基酸序列与哺乳动物高度同源(VolarevicThomas,2001)。研究表明,拟南芥S6K双缺失杂合体和S6K1RNAi干扰植株表现出细胞大小的不稳定性变异、毛状体分支增加、花粉育性和结实率降低,体细胞染色体倍性增加且出现非整倍性,表明植物S6K对于细胞分化、染色体稳定性、倍性维持以及花粉育性有重要作用(Henriques et al.,2010)。

S6K能够参与环境胁迫和植物激素的应答,从而调控植物的生长发育。研究表明,低温、盐以及干旱胁迫均可诱导拟南芥S6K2转录(Mizoguchi et al.,1995)。有研究发现,将拟南芥悬浮细胞更换新鲜的培养基能够促进细胞中S6K的活性及其底物S6的磷酸化水平,主要是因为培养基中的激素1-NAA和Kinetin可提高S6K的活性(Turck et al.,1998)。在水稻中,TOR(The target of rapamycin kinase)和OsS6K1协同性地调控叶绿体类囊体膜脂形成、脂质稳态和类囊体基粒片层结构的稳定,进而调控植物生长(Sun et al.,2016)。由此可见,S6K在植物生长发育方面具有多效性。

相对于模式动物中对S6K蛋白激酶的广泛研究,对水稻中OsS6K1基因和OsS6K1基因的同源基因OsS6K2在水稻中的表达模式和功能了解非常少,因此深入研究OsS6K1基因和OsS6K2基因的在水稻生长发育和抗旱性中的分子机制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调控水稻抗干旱性能的基因,通过基因改造达到提高水稻抗旱性的目的。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

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