[發明專利]水稻抗高溫相關基因OsZFP、篩選標記及其分離方法

有效

• 申請號: 201210515449.2
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103848906B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 凃巨民;鐘旭華;劉建平;張曉波;黃農榮;張集文
• 申請（專利權）人: 浙江大學;廣東省農業科學院水稻研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/19;C12N15/11;C12Q1/6895;C12N15/10;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭文潔;權陸軍

本發明提供一種經分離的水稻內源抗高溫基因（簡稱OsZFP基因）及其所編碼的多肽；包含本發明的抗高溫基因或其所編碼的多肽的優選水稻細胞以及所述植物細胞的制備方法。并進一步提供選育作物抗高溫新品種的新方法和新技術包括抗高溫相關的調控序列和標定所述抗高溫基因的緊密連鎖分子標記及其序列。

技術領域

本發明涉及植物基因工程和分子育種技術領域。具體地說，更具體而言，涉及植物抗高溫基因的定位、分離、功能分析、序列特征化、調控序列鑒定和共分離分子標記篩選與創造及其在改良水稻等作物的抗逆性方面的應用水稻中的一種抗高溫基因的遺傳轉化和分子標記輔助選擇方法與程序。此外本發明還涉及借助所述利用抗高溫基因來改良水稻等作物的抗逆性方面的應用。

背景技術

水稻是最重要的糧食農作物，而且是世界上一半以上人口的主要食物來源（Khush, 2005），報道顯示，水稻產量以每年0.6-0.9%增長速率才能在2050 年滿足人們生活的需求（Carriger and Vallee, 2007）。作物產量的增加依賴農田，農業生產的可持續發展需要避免環境的惡化、生態平衡的破壞以及生物多樣性的喪失（Cassman, 1999; Tilmanet al., 2002）。作物產量主要是由光合作用和呼吸作用決定的，然而，光合作用和呼吸作用均對溫度敏感（Yoshida, 1981），此外還受空氣中CO2 濃度（Baker et al., 1990）、臭氧層（Maggs and Ashmore, 1998）的影響，這些因素也和溫室效應有關（Rosenzweig andParry, 1994）。

氣候的持續變暖已經給水稻生產帶來災難性的影響。2006 和2007 年, 中國長江中下游的重慶、湖北、湖南、安徽、浙江和廣東等省區連續兩年出現大范圍持續38℃以上的高溫天氣，導致水稻等糧食作物大面積減產，嚴重的使其結實率不到50%。因此，育種上迫切需要可資利用的抗高溫遺傳資源用以應對全球升溫給水稻生產帶來的嚴重威脅。因此，廣泛開展耐熱研究、深入挖掘抗高溫遺傳資源，努力從植物耐熱新品種選育角度應對全球升溫給水稻生產帶來的嚴重威脅無疑在理論上和實踐上都有重要意義。

近年來，國內外就水稻孕穗期（趙志剛等，2006）、抽穗期（張永生等，2009; Zhanget al., 2009）、開花期（曹立勇等，2003，2002；盤毅等，2005；陳慶全等，2008；張濤等，2008；奎麗梅等，2008； Zhang et al., 2009；Jagadish et al., 2010;）、灌漿期（朱昌蘭等，2005）以及稻米直鏈淀粉含量合成和膠稠度形成（朱昌蘭等，2006）等時期的抗高溫特性進行了大量的遺傳分析和染色體定位，定位到的耐熱水稻數量形狀（簡稱QTL）涉及水稻的每一條染色體，其中，遺傳效應最顯著的一個QTL 位點是來自巴基斯坦的品系Bala，其對表型變異的解釋率達18%。然而，由于不同的研究者使用的試驗材料和高溫處理程序與方法的不同，所獲得的實驗數據彼此難以相互印證和重演，所定位的QTL區間相對較大，以致無法確定候選基因和進行相關的分子克隆及功能互補驗證。因此，對上述定位的耐熱QTL而言，不僅在理論上缺乏必要的數據支持，而且在生產實踐上也難以有效利用。

此外，一些研究者還通過同源克隆法對水稻耐熱相關基因進行了研究。Yamanouchi 等（2002）利用圖位克隆法定位并克隆了一個關于水稻斑點基因Sp17，發現它的一個閱讀框和熱脅迫轉錄因子高度相似，在熱脅迫條件下，突變體和野生型Sp17的表達量都上調。Yokotani 等（2008）把水稻編碼OsHsfA2e的耐熱基因轉移到擬南芥中去，轉基因擬南芥對環境脅迫的耐性增強。對非脅迫條件下過量表達的擬南芥植株進行芯片分析，發現與脅迫相關的一些基因表達量升高，這其中包括幾類熱激蛋白。