[發明專利]基因PHYB在控制水稻低溫脅迫耐性中的應用

無效

• 申請號: 201310041332.X
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103088056A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 謝先芝;周晉軍;和亞男;王盈盈;吳修;張士永;李亞萍
• 申請（專利權）人: 山東省水稻研究所
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 韓百翠

技術領域

本發明涉及農業科學領域，具體而言，本發明涉及通過降低水稻PHYB基因的表達來提高水稻低溫脅迫耐性。

背景技術

水稻是我國播種面積最大、總產量最多、單產最高的糧食品種，是我國65%左右人口的主食，在糧食生產和消費中處于主導地位。水稻是一種低溫敏感植物，在生長發育的早期階段和開花期特別容易受低溫傷害(de?Los?Reyes?et?al.,Methods?Mol?Biol,2013,956:227-241)，全世界每年有1500萬hm²以上的稻作受到低溫威脅。我國稻谷生產地區都受到程度不同的低溫冷害危害：長江中下游及華南地區的水稻容易受“倒春寒”的危害而造成早稻爛種、爛秧，并且“寒露風”影響晚稻的抽穗與結實；東北地區的水稻平均3～4年中有1年遭受低溫冷害，我國每年因冷害損失稻谷30～50億kg，全國災年每年要損失稻谷50～100億kg(劉永巍，北方水稻2011，41(4):75-77)。目前我國水稻南方種植面積已經趨于飽和，傳統水稻主產區的南方區、長江中下游區水稻播種面積減少較多，產量上升空間不大，而東北區水稻播種面積則出現較大幅度的增長(鐘甫寧和劉順飛,中國農村經濟,2007,9:39-44)，提高水稻耐冷性，可以進一步往北擴大水稻種植面積。另外提高水稻苗期耐冷性可以提前水稻種植時間，提前水稻收割時間，避免后期低溫對水稻影響。因此研究提高水稻的耐冷性是保持水稻持續高產、穩產，擴大水稻的種植面積的重要保障。

溫帶植物可以通過冷鍛煉而耐受零度以下的寒害，熱帶亞熱帶植物只能耐受冷害(Pearce?Plant?Growth?Regul,1999,29(1-2):47-76)。當植物遭遇寒冷環境時，通過活性氧（ROS）調節信號途徑、鈣離子信號途徑等信號轉導進而激活許多寒冷脅迫應答基因的表達，在植物體內產生大量的特異蛋白，協同調節植物生理生化以及代謝的變化，從而提高植物對寒冷的耐性(Cheng?et?al.,BMC?Genomics,2007,8:175;Yang?et?al.,2010,J?Biol?Chem,285(10):7119-7126;Yun?et?al.,BMC?Plant?Biol,2010,10:16;Knight?and?Knight,New?Phytol,2012,195(4):737-751.)冷脅迫誘導的1000多個應答基因中170個是轉錄因子，其中CRT/DRE-binding?factor(CBF，也稱為DREB)基因在這個調控網絡中起到重要的樞紐作用(Thomashow,Plant?Physiol,2010,154(2):571-577)。研究顯示DREB受到多重調控：DREB基因的啟動子區域具有多拷貝的MYC蛋白識別序列，可被ICE1、ICE2(MYC類蛋白)正調控，ICE1是HOS1泛素化目標蛋白，在正常生長條件下ICE1被HOS1（一個E3連接酶）泛素化而降解，從而誘導CBF/DREB表達進而避免引起下游耐冷基因的表達（Park?et?al.,J?Plant?Biol,2011,54:275-285），而SIZ1（SUMO-E3連接酶）可以阻止ICE1的泛素化，導致低溫響應的CBFs表達量增加（Miura?et?al.,Plant?Cell,2007,19(4):1403-1414）；在擬南芥中MYB15負調控DREBs（Agarwal?et?al.,J?Biol?Chem,2006,281:37636-37645）。近幾年來，多個報道表明晝夜節律調控因子MYB、LATE?ELONGATED?HYPOCOTYL(LHY)和CIRCADIAN?CLOCK?ASSOCIATED1(CCA1)調節DREB的表達而參與植物的耐冷調節(Dong?and?Thomashow,Proc?Natl?Acad?Sci?USA,2011,108(17):7241-7246;Lee?et?al.,Proc?Natl?Acad?Sci?USA，2012,109(37):15054-15059)。