[发明专利]OsAO2基因在控制水稻抗旱性中的应用

说明书

本发明属于水稻基因工程领域，具体公开了OsAO2基因在控制水稻抗旱性中的应用。通过CRISPR材料的苗期及成株期干旱胁迫表型鉴定实验证明，该基因功能被敲除后，水稻耐旱能力升高，证实了该基因的功能及应用途径。因此，从水稻中分离出OsAO2基因，并鉴定它在提高水稻抗逆性方面所发挥的功能，对于培育抗逆水稻新品种将具有非常重要的意义。

技术领域

本发明涉及水稻基因工程领域。具体涉及OsAO2基因在控制水稻抗旱性中的应用，所述的OsAO2基因编码的蛋白质序列为SEQ ID NO.2所示。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OsAO2，通过CRISPR技术表明OsAO2突变体与抗旱表型是紧密关联的，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 U S A,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)。