[发明专利]与调控水稻非生物胁迫耐受性相关的蛋白及其相关生物材料与应用

说明书

本发明涉及一种与调控水稻非生物胁迫耐受性相关的蛋白及其相关生物材料与应用，所述蛋白质，是如下A1)、A2)或A3)的蛋白质：A1)氨基酸序列是序列表中序列2的蛋白质；A2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有90％以上的同一性且与植物非生物胁迫耐受性相关的蛋白质；A3)在A1)或A2)的N末端或/和C末端连接蛋白标签得到的融合蛋白质。本发明的OsCCA1在响应高盐、干旱以及渗透胁迫的过程中发挥正调控作用；OsCCA1可作为一个具有多重抗性的基因，在水稻抗盐、抗旱等方面发挥重要作用。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体的说，涉及一种与调控水稻非生物胁迫耐受性相关的蛋白OsCCA1及其相关生物材料与培育耐高盐且抗旱的植物方法。

背景技术

水稻生产在保障我国粮食安全问题上具有举足轻重的地位，也是我国人民主要粮食作物之一。然而，由于环境气候的变化，导致全球因干旱造成的农作物损失约数百亿美元，土壤的盐碱化问题也日益加重。因此，了解水稻在生长发育的过程中如何响应高盐、干旱以及渗透胁迫的环境，对于培育具有多重抗性的作物品种具有重要的意义。

干旱影响植物的生长发育、产量、细胞膜完整性、叶绿素含量以及光合作用效率等，是制约作物生产力直接因素之一(Praba et al.,2009)。伴随着产生的特点是含水量、叶水势和压势降低，叶表面气孔关闭、细胞增大等。另外，通过影响生理代谢过程如光合作用、呼吸作用、糖和营养代谢、离子吸收以及植物激素等导致植物生长减慢。干旱属于一种多维的压力胁迫，它会引发植物体从生理、生化到分子水平的各层级反应。其中不可避免的结果之一是，由线粒体和叶绿体产生的的活性氧(reactive oxygen species,ROS)量增加。在压力胁迫下产生的ROS可作为触发防御或警报的信号，H₂O₂作为二级信使向下游传递信号，藕连着脱落酸(abscisic acid,ABA)信号通路和Ca²⁺通道的打开或关闭。此外，一些干旱胁迫响应基因、转录因子、水孔道蛋白、以及脱水蛋白等在分子水平上发挥着不同功能，进而将干旱信号传递到下游，启动植物的防御系统(Kaur and Asthir,2017)。

植物感知水分缺失的信号并启动相应应对策略的能力称之为抗旱性，它是十分复杂的性状。当植物接收到干旱胁迫信号时，会启动不同的机制进行响应：(1)逃旱性：在干旱胁迫阻碍其生产力之前，加速植物的生长发育过程，帮助其完成生殖生长，便于繁衍后代；(2)避旱性：通过多重生理代谢活动，减少水分流失或增强水分吸收能力；(3)耐旱性：增强体内含水量低的耐力，维持基本代谢过程(Basu et al.,2016)。植物体内渗透势的调节是植物适应干旱的重要过程，它有助于维持组织的代谢活动。其调节过程主要依赖于一些化合物的合成，如氨基酸(天冬氨酸、脯氨酸、谷氨酸)、甘氨酸甜菜碱、蔗糖和果聚糖以及环醇类的合成等。其中，脯氨酸是最重要的一种，它参与稳定酶和蛋白质在内的大分子、保持膜的完整性以及活性氧的清除(Kaur and Asthir,2015)。除此之外，干旱环境也会触发一些激素信号，如乙烯(ethylene)、油菜素内酯(brassinosteroids,BR)以及ABA信号通路等(Janni et al.,2019)。其中ABA途径是调节植物的抗旱性，优化水分利用效率的重要方式，干旱环境会促进不同器官中ABA的产生和积累并激活下游信号通路(Chen et al.,2021)。