[發明專利]水稻基因OsARC促進水稻抗干旱與抗鹽脅迫中的應用

有效

• 申請號: 201510029060.0
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104725494B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 朱明超;嚴衛古;袁政;倪向群;王興龍;林參
• 申請（專利權）人: 江蘇天豐種業有限公司
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

技術領域

本發明涉及植物生物技術領域。具體涉及一種水稻DNA片斷的分離克隆、氨基酸序列優化以及功能驗證及其應用。

背景技術

水稻原產亞洲熱帶，在中國廣為栽種后，逐漸傳播到世界各地。按照不同的方法，水稻可以分為秈稻和粳稻、早稻和中晚稻、糯稻和非糯稻。我國科學家袁隆平對雜交水稻的研究作出了巨大貢獻，被譽為“雜交水稻之父”。水稻所結子實即稻谷，稻谷(粒)去殼后稱大米、香米、稻米.世界上近一半人口，都以大米為食。大米的食用方法多種多樣，有米飯、米粥、米餅、米糕、米酒等。水稻除可食用外，還可以釀酒、制糖作工業原料，稻殼、稻稈，可以作為飼料。我國水稻主產區主要是東北地區、長江流域、珠江流域。屬于直接經濟作物。還是世界上三分之一人類的主食。

錨蛋白重復序列(ankyrin repeat)是普遍存在于真核、原核及病毒中的一種蛋白質序列模體，其功能主要是參與蛋白質與蛋白質的相互作用。1987年，Breeden和Nasmy th在兩個酵母細胞周期調控蛋白Sw i6和Cdc10中，首次發現了ANK模體，隨后在細胞骨架錨蛋白(ankyrin)中發現了含有24個此重復序列模體的結構，將其命名為錨蛋白重復序列模體(ANK repeat s mot if)。典型的ANK重復序列一般含有33個殘基，數目不等的ANK單元串聯起來，形成許多大的ANK結構域(ANKdomain)，行使生物功能。由于該蛋白質家族成員中ANK在數目、一級序列以及空間結構上都存在差異，使得AN K模體能夠與多種配體結合，實現紛繁復雜的生物功能。有關動物中錨蛋白重復序列的研究報道很多，

其中主要包括細胞骨架形成體(cytoskeletal org an-izers)，CDK(cyclin dependent kinase)抑制劑，轉錄調控因子，發育調控子，膜蛋白等。擬南芥和水稻等模式植物基因組測序發現錨蛋白重復序列也存在于許多植物蛋白中，但植物錨蛋白的研究還相對滯后，主要集中在有關信號轉導中的自身防御、發育調控、物質轉運及蛋白磷酸化等。因此，研究ANK模體對于認識這類植物蛋白質家族成員的結構和功能具有十分重要的作用，也必定會給植物信號傳導的研究帶來新的切入點。植物依靠敏感的識別機制，識別各種入侵的病原微生物，從而激活防衛反應、保護自己。遺傳方法發現有很多抗性基因參與防衛反應的信號傳導，它們能被獨立地激活。錨蛋白作為重要的調節因子，廣泛參與植物防衛反應。

應用突變體分析和基因克隆技術，已分離和鑒定了一些參與防衛反應的錨蛋白基因，例如：At-P hos43、A K P 2、A N K 1、A CD 6、DRE B2和NPR1等。Scott等用二維電泳結合質譜分析在擬南芥中分離得到一個43KD的蛋白質AtPho s43，細菌或真菌感染后幾分鐘內AtPhos43迅速被磷酸化，其C-末端含2個錨蛋白單元，可能介導蛋白質的識別或相互作用。有趣的是表達分析發現許多植物如水稻、棉花、苜蓿等均存在A tPhos43的同源蛋白，而酵母、動物和人類均沒找到其同源蛋白質，表明A tP hos43是一個植物特有的錨蛋白基因。Yan等應用酵母雙雜交分離和鑒定了一個錨蛋白基因AK R2，A K R 2蛋白C-末端有4個錨蛋白單元，而N-末端包含PEST序列，類似動物的IkB蛋白及植物N PR 1/N IM1蛋白。用反義RNA抑制AKR2表達導致葉片小塊壞死，并伴隨H2 O2產生，類似過敏反應。AK R2可能是PR-1的負調節子，還可能參與抗病和抗脅迫反應中的抗氧代謝，錨蛋白重復序列在其中的具體作用還有待進一步研究。

Hua Lu等2003年在擬南芥中分離得到一個新的錨蛋白基因ACD6，它影響和調節擬南芥防衛反應的SA(水楊酸)信號途徑。ACD6是一個必需且劑量依賴的激活因子，在對病原體防衛反應和SA依賴的細胞程序死亡中起作用，它屬于一個大的家族，編碼的蛋白質含9個錨蛋白單元，N-末端有5個跨膜結構域。

因此，提高植株的整體抗病或抗逆能力對于提高水稻的產量具有積極的意義。提高水稻的產量一直是科學家孜孜不倦的追求，而增加植株的抗病和抗逆能力對于提高水稻的產量具有重要的意義。本發明克隆并優化得到了Os ARC基因，利用該基因進行水稻遺傳轉化并鑒定了轉基因植株的抗逆及抗病能力。

發明內容

本發明的目的是從水稻中分離克隆一個植株抗逆及抗病相關的完整編碼區段的DNA片段，利用這個基因促進植物的抗病及抗逆能力。這個基因被命名為Os ARC。