[發(fā)明專利]MAPKKK家族基因DSM1基因在控制水稻抗旱性中的應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910272694.3
• 申請(qǐng)日: 2009-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN101705234A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊立仲;寧婧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;A01H5/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水稻基因工程領(lǐng)域。具體涉及分離、克隆和通過(guò)功能驗(yàn)證得到一種能夠提高甘露醇耐受能力的水稻DSM1基因在水稻抗逆性遺傳改良中的應(yīng)用。本發(fā)明采用篩選T-DNA插入水稻突變體庫(kù)的方法，克隆到控制水稻抗旱基因DSM1，通過(guò)共分離檢測(cè)表明該突變體與干旱敏感表型是緊密連鎖的，及通過(guò)超量表達(dá)DSM1基因，使轉(zhuǎn)基因水稻甘露醇耐受能力提高，證實(shí)了該基因的功能。

背景技術(shù)

植物的生長(zhǎng)除了有其固有的遺傳基礎(chǔ)外，往往還會(huì)受到諸多環(huán)境因素的影響。干旱、高鹽、低溫是最為常見的非生物逆境，嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)，限制了植物的分布。非生物逆境會(huì)造成作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，在許多地區(qū)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，培育抗逆性作物品種一直是農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究的主要目標(biāo)之一。為了適應(yīng)或抵御這些逆境條件，植物在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生物馴化之后，形成了一套防御干旱、高鹽、低溫等逆境脅迫的自我保護(hù)機(jī)制。干旱、高鹽和低溫脅迫，都破壞了植物細(xì)胞的離子平衡，致使細(xì)胞脫水，使植物細(xì)胞受到離子和水分脅迫，引起植物體在基因表達(dá)，新陳代謝以及形態(tài)上的變化，這些變化包括一些基因表達(dá)升高或降低，生長(zhǎng)的減緩甚至停止，體內(nèi)激素(如ABA)的瞬時(shí)上升，體內(nèi)調(diào)節(jié)滲透壓的物質(zhì)的聚集等(Seki?M，Umezawa?T，Urano?K，Shinozaki?K.Regulatory?metabolic?networks?in?drought?stress?responses.Curr?Opin?Plant?Biol，2007，10：296-302)。并且植物在進(jìn)化過(guò)程中也形成了一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑來(lái)介導(dǎo)對(duì)脅迫的反應(yīng)，從而控制植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

以往對(duì)植物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑的認(rèn)識(shí)僅局限于直接感知信號(hào)的感應(yīng)或受體蛋白，或直接調(diào)控反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子和目標(biāo)基因。而對(duì)處于這兩者之間的基因的了解卻十分有限。在最近幾年中，科學(xué)家們已經(jīng)鑒定多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑，如與鹽脅迫有關(guān)的Salt-Overly-Sensitive(SOS)路徑、與多種逆境有關(guān)的CDPK信號(hào)路徑、與冷脅迫有關(guān)的ICE1(Inducer?of?CBF?Expression?1)-CBF(C-Repeat?Binding?Protein)路徑、與滲透壓有關(guān)的ABA依賴型和非ABA依賴型的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑以及裂原激活蛋白激酶(mitogen?activated?protein?kinase，MAPK)級(jí)聯(lián)信號(hào)通路，其中MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)通路在植物的各種生理反應(yīng)如細(xì)胞分裂、激素反應(yīng)、非生物脅迫和生物脅迫中都起著及其重要的作用(Jonak?C，Kiegerl?S，Ligterink?W，Barker?P?J，Huskisson?N?S，Hirt?H.Stresssignaling?in?plants：a?mitogen-activated?protein?kinase?pathway?is?activated?by?cold?and?drought.Proc?Natl?AcadSci?U?S?A，1996，93：11274-11279)。MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)通路是高度保守的，他通過(guò)三級(jí)激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，即MAPKKK(MAP?Kinase?Kinase?Kinase)→MAPKK(MAP?Kinase?Kinase)→MAPK，但是，一直以來(lái)，人們只知道MAPK級(jí)聯(lián)途徑由這3種激酶組成，但就具體的MAPK級(jí)聯(lián)通路的組成、生理功能、目標(biāo)基因等情況還知之甚少，特別是參與非生物逆境應(yīng)答的完整MAPK級(jí)聯(lián)通路還未見報(bào)道。因此對(duì)非生物逆境應(yīng)答的MAPK級(jí)聯(lián)通路研究有很重要的意義(Tena?G，Asai?T，Chiu?W?L，Sheen?J.Plant?mitogen-activated?protein?kinasesignaling?cascades.Curr?Opin?Plant?Biol，2001，4：392-400)。

水稻是重要的糧食作物和模式植物，通過(guò)水稻突變體來(lái)研究一些與植物生長(zhǎng)、發(fā)育和其他性狀相關(guān)的基因已成為一種重要的基因功能研究手段。在我們的前期研究中分離到一個(gè)干旱敏感的水稻T-DNA突變體，其插入基因是一個(gè)MAPKKK基因。鑒于水稻中MAPKKK是否能提高植物的抗逆性目前尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。因此，從水稻中分離出MAPKKK基因，并鑒定它在提高水稻抗逆性方面所發(fā)揮的功能，對(duì)于培育抗逆水稻新品種將具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容