[發(fā)明專利]水稻OsMPK1基因在改良水稻抗病性中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710669352.X
• 申請(qǐng)日: 2017-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN109112148B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王石平;馬海港;陳潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/54
• 分類號(hào): C12N15/54;C12N9/12;C12N15/82
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 張紅兵

本發(fā)明屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及水稻OsMPK1基因在改良水稻抗病性中的應(yīng)用。本發(fā)明包含水稻抗病相關(guān)基因OsMPK1的DNA片段的分離克隆和功能驗(yàn)證。OsMPK1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，其編碼的蛋白質(zhì)序列如SEQ ID NO：2所示，該蛋白的編碼產(chǎn)物為一種絲裂原活化蛋白激酶。超量表達(dá)OsMPK1的轉(zhuǎn)基因植株對(duì)細(xì)菌性條斑病的抵抗能力顯著增強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及水稻OsMPK1基因在改良水稻抗病性中的應(yīng)用。本發(fā)明包括水稻OsMPK1基因的分離克隆以及調(diào)控水稻應(yīng)對(duì)病原入侵的功能驗(yàn)證和應(yīng)用。OsMPK1基因促進(jìn)水稻抗病。超量表達(dá)OsMPK1基因的轉(zhuǎn)基因植株抵抗水稻細(xì)菌性條斑病的能力顯著增強(qiáng)。

背景技術(shù)

植物在生長(zhǎng)過程中會(huì)遭受各種病原物的侵害，如細(xì)菌、真菌、病毒和線蟲等。為了應(yīng)對(duì)侵害，在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中，植物進(jìn)化出了一些基因用于保護(hù)自身。發(fā)掘并利用這些基因來改良植物的抗病性，是在保護(hù)環(huán)境的前提下防治病害的首選策略。

參與植物抗病反應(yīng)調(diào)控的基因主要分為兩類：一類是受體基因，包括主效抗病(major disease resistance,MR)基因和模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor,PRR)基因；另一類是抗病相關(guān)基因，即除受體基因外，其他所有參與抗病反應(yīng)調(diào)控的基因(Kou和Wang,2010；Zhang和Wang,2013)。受體基因的編碼產(chǎn)物能夠識(shí)別病原菌并啟動(dòng)抗病信號(hào)的傳導(dǎo)，而抗病相關(guān)基因的編碼產(chǎn)物則參與組成抗病信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。抗病相關(guān)基因的編碼產(chǎn)物受病原菌誘導(dǎo)后升高或降低，因此可以根據(jù)病原誘導(dǎo)前后基因表達(dá)的差異大規(guī)模地鑒定植物抗病相關(guān)基因(Zhou等，2002；Chu等，2004)。由于絕大多數(shù)抗病相關(guān)基因的產(chǎn)物不直接與病原蛋白相互作用，且其參與的抗病反應(yīng)沒有病原特異性，因此它們所介導(dǎo)的抗性具有持久性和廣譜性。盡管水稻中已經(jīng)鑒定了很多抗病相關(guān)基因(Zhou等，2002；Chu等，2004)，人們對(duì)部分水稻抗病相關(guān)基因的機(jī)理也進(jìn)行了深入研究(Ke等，2017)，但是對(duì)大多數(shù)抗病相關(guān)基因在水稻抗病反應(yīng)中的作用機(jī)理、以及單個(gè)抗病相關(guān)基因是否會(huì)引起水稻抗病表型的改變還不清楚。

水稻是研究單子葉植物的模式植物，同時(shí)也是世界上最主要的糧食作物之一。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，各種病害的影響常常造成水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，對(duì)糧食的安全形勢(shì)造成非常嚴(yán)重的影響。危害水稻的各種病害中，由革蘭氏陰性菌黃單孢桿菌條斑致病變種(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)引起的水稻細(xì)菌性條斑病(細(xì)條病)屬于我國(guó)植物檢疫性病害，正越來越嚴(yán)重地影響水稻的生產(chǎn)(Li和Wang，2013)。實(shí)踐和研究表明，發(fā)掘和利用優(yōu)良抗性基因資源改良水稻是控制病害發(fā)生、減少或避免病害所帶來的損失最經(jīng)濟(jì)有效的措施。通過超量表達(dá)作為抗病反應(yīng)正調(diào)控因子的一些基因來進(jìn)行水稻品種的改良，能夠達(dá)到抵抗病害的目的。這些方面是采用常規(guī)植物育種和改良技術(shù)所不能達(dá)到的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在水稻品種中分離克隆水稻OsMPK1基因的完整DNA片段。在水稻全基因組序列數(shù)據(jù)庫(kù)(http://rice.plantbiology.msu.edu/)中，OsMPK1的位點(diǎn)為L(zhǎng)OC_Os06g06090。利用超量表達(dá)技術(shù)使該基因在轉(zhuǎn)基因受體中超量表達(dá)，鑒定該基因在水稻抗病反應(yīng)中所起的作用，從而為利用這個(gè)基因改良水稻品種或其它植物抵御病害的能力奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：依據(jù)水稻全基因組序列數(shù)據(jù)庫(kù)中位點(diǎn)LOC_Os06g06090的序列信息，采用PCR技術(shù)從水稻品種中花11中獲得OsMPK1基因的序列，在大腸桿菌中表達(dá)OsMPK1蛋白并證明OsMPK1蛋白具有激酶活性。同時(shí)采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法在水稻中超量表達(dá)OsMPK1基因，對(duì)遺傳轉(zhuǎn)化植株進(jìn)行抗病性分析，證明超量表達(dá)OsMPK1基因能夠增強(qiáng)水稻的抗病性。