[發明專利]一種控制水稻耐冷性的基因及其應用

在審

• 申請號: 201710008580.2
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN108277209A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 林擁軍;劉瑜;許純玨;張利娜;周菲;馬偉華;陳浩
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N9/12
• 分類號: C12N9/12;C12N15/54;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 張紅兵

本發明屬于植物基因工程技術領域，具體涉及一種控制水稻耐冷性的基因及其應用。從水稻中分離了一種受冷脅迫誘導的基因OsCPK24，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，該基因編碼的蛋白質序列如SEQ ID NO：2所示。將OsCPK24的CDS克隆到pC1300s上，得到超表達載體；將含有SEQ ID NO：3的序列克隆到pDS1301上，得到RNAi抑制表達載體，分別轉入水稻品種日本晴中，獲得OsCPK24超表達轉基因系和抑制表達系。冷脅迫下，獲得的超表達轉基因系存活率比野生型要高，抑制轉基因系存活率比野生型要低，表明OsCPK24基因具有調節水稻耐冷性的功能。本發明為植物和水稻抗寒育種提供了新的資源。

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域。具體涉及一種控制水稻耐冷性的基因OsCPK24及其應用。

背景技術

水稻(Oryza sativa)是世界第二大糧食作物，產量約占世界糧食總產的1/3。水稻起源于熱帶或亞熱帶地區，屬于喜溫作物，對低溫很敏感。低溫冷害是影響水稻穩定生產的主要逆境之一。全球每年約有1500萬hm²水稻受到寒冷脅迫(Lou et al.,2007.Euphytica158:87-89)，在南亞和東南亞約有700萬hm²面積因低溫影響不能種植現代水稻品種(Sthapit et al.,1998.Crop Sci 38:660-666)，而我國每年因冷害損失稻谷約50億kg(潘英華等，2010，中國農學通報，2010，26(17)：54-59)。水稻芽期和苗期冷害多發生在我國長江流域早稻區和云、貴、川等高緯度及高海波一季中稻區，這些稻區在水稻生長前期常遇寒潮侵襲，非耐冷品種幼芽和幼苗停止生長，易導致爛秧、死苗或弱苗、抽穗分散，成熟期不一致等現象，嚴重影響水稻產量(Andaya et al.,2003.J Exp Bot 54:2579-2585；Fujino etal.,2004.Theor Appl Genet 108:794-799；Koseki et al.,2010.Mol Genet Genom 284:45-54)。不僅如此，水稻的耐冷性還直接關系到水稻栽培區域及復種面積的擴大。因此，挖掘水稻內源抗冷基因，研究其抗冷分子機理，對于培育耐冷水稻品種，提高水稻產量具有重要指導意義(Zhou et al.,2012.Breeding Sci 62:196-201)。

Ca²⁺作為一種重要的第二信使，可引起細胞內多種特異性的反應應答。在植物中，鈣離子濃度的變化調控著下游的效應分子，影響著植物生長發育、抵御非生物逆境和生物逆境等多個重要過程(Harper et al.,2004.Annu Rev Plant Biol 55:263-288)。鈣依賴蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs or CPKs)就是接受并傳遞這種Ca²⁺信號的效應分子之一。CPKs是一類大的蛋白激酶家族，屬于絲氨酸/蘇氨酸類蛋白激酶，活性直接受Ca²⁺的調控而不依賴鈣調素(CaM)和磷脂(Harper et al.,2004.Annu RevPlant Biol 55:263-288)。這類蛋白激酶首先在大豆中發現，后來被證實廣泛存在于各種植物、綠藻和原生動物中，但在酵母、線蟲、果蠅以及哺乳動物的細胞中沒有發現它們的存在。典型的CPK分子是由4個結構域組成的單條多肽鏈，包括N末端的可變結構域、激酶活性結構域、自抑制結構域和C末端鈣調結構域(Hrabak et al.,2003.Plant Physiol 132:666-680.蘇氨酸激酶結構域；自抑制結構域又稱連接結構域，序列具有高度的保守性；C末端鈣調結構域由2–4個可以結合Ca²⁺的EF手相結構域組成。