[發(fā)明專利]P45071D8影響水稻株型以及鹽脅迫耐性的功能及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710863969.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN107418937B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海文;張執(zhí)金;權(quán)瑞黨;王娟;黃榮峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C12N9/02
• 分類號(hào): C12N9/02;C12N15/53;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京知本村知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11039
• 代理人: 劉江良

本發(fā)明公開了一個(gè)水稻P450家族成員P450 71D8在調(diào)控水稻株高、葉型與脅迫耐性方面的應(yīng)用。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)建所述轉(zhuǎn)P450 71D8基因水稻，獲得的轉(zhuǎn)基因水稻的株高、葉型和鹽脅迫耐性改變的材料，因此P450 71D8基因在水稻株型與脅迫耐性改良方面具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種調(diào)控水稻株高、葉型以及鹽脅迫耐性的基因及其在農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因改良中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

水稻株型與葉型是決定水稻產(chǎn)量的重要因素之一，長(zhǎng)期以來一直是很多作物育種改良的重要目標(biāo)，其調(diào)控機(jī)制備受關(guān)注。株高是影響水稻產(chǎn)量的一個(gè)關(guān)鍵因素，株高超過一定范圍容易引起莖稈的倒伏而減產(chǎn)。20 世紀(jì)50 年代的水稻半矮稈品種選育和推廣使水稻單產(chǎn)大幅度提高，這場(chǎng)水稻生產(chǎn)第一次“綠色革命”歸功于半矮化基因sd1 的應(yīng)用。20 世紀(jì)70年代以半矮化材料為親本的雜交育種實(shí)現(xiàn)了水稻單產(chǎn)的第二次飛躍。因此，株型改良是水稻育種改良的關(guān)鍵性狀，發(fā)掘、鑒定和利用新的矮化基因，以及闡明相關(guān)基因調(diào)控水稻株高的生理生化和分子機(jī)制，對(duì)推動(dòng)水稻株型改良和高產(chǎn)育種具有積極的意義。

植物激素在水稻株高發(fā)育中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，已克隆的30 多個(gè)株高基因與赤霉素、油菜素內(nèi)酯和獨(dú)角金內(nèi)酯等激素代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及激素之間的互作密切相關(guān)。如sd1、d35、d18、OsKS1、eui1、OsGA2ox6、d1、slr1、gid2、gid1等與赤霉素密切相關(guān)；brd1、d2、d11、osdwarf4、brd2、d61、OsBZR1、dlt與油菜素內(nèi)酯相關(guān)；d10、htd1/sd-t、d27、htd2/d88/d14參與獨(dú)角金內(nèi)酯信號(hào)；tdd1和OsIAA1與生長(zhǎng)信號(hào)調(diào)控水稻株高，這些研究為解析水稻株高的遺傳調(diào)控機(jī)制以及水稻株型的遺傳改良奠定了良好的基礎(chǔ)。

鹽對(duì)植物造成傷害有離子導(dǎo)致的滲透脅迫和離子毒害。植物在受到鹽脅迫時(shí)，往往改變自身形態(tài)以適應(yīng)脅迫。土壤的鹽漬化是限制和危害農(nóng)作物生長(zhǎng)，造成作物減產(chǎn)最嚴(yán)重的非生物脅迫之一。目前全球約20%（10 億hm2）的耕地受到鹽漬化危害，我國(guó)耕地鹽漬化已達(dá)1 億hm2，有15億畝內(nèi)陸鹽堿地，3500多萬(wàn)畝沿海灘涂，嚴(yán)重制約作物品種的推廣及其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，因此，培育耐鹽農(nóng)作物將提高鹽堿土地的利用率，實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)，對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。水稻是鹽敏感作物，低鹽脅迫就表現(xiàn)出受害癥狀，最終導(dǎo)致顯著減產(chǎn)。水稻耐鹽性是由多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，遺傳改良是解決水稻耐鹽性的有效途徑之一，因此分析水稻鹽脅迫相關(guān)基因的功能，有助于闡釋水稻耐鹽的生化與分子機(jī)制，為耐鹽性的遺傳改良提供理論基礎(chǔ)與基因資源。

細(xì)胞色素P450(cytochrome P450，簡(jiǎn)稱P450）是一類以血紅素為輔基的B 族細(xì)胞色素超家族蛋白酶。植物細(xì)胞色素P450 具有廣泛的催化活性，涉及萜類、生物堿類、甾醇類、脂肪酸、色素、黃酮類、植物激素和信號(hào)分子等的合成和代謝反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)水稻細(xì)胞色素P450蛋白BR-6氧化酶、CYP90D2、 CYP724B1和 CYP90B2在調(diào)控水稻株高過程中具有重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人創(chuàng)建水稻P450 71D8基因過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因水稻，證實(shí)P450 71D8調(diào)控水稻株高、葉型及其對(duì)鹽堿逆境的應(yīng)答反應(yīng)，在正常生長(zhǎng)狀態(tài)下，P450 71D8轉(zhuǎn)基因水稻株高降低、葉片變寬、對(duì)鹽脅迫的耐性增強(qiáng)，表明P450 71D8基因在水稻農(nóng)藝性狀與脅迫耐性方面具有應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種水稻P450 71D8基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，P450 71D8基因過表達(dá)影響水稻株型和鹽脅迫耐性形成等過程。

本發(fā)明還提供所述基因編碼的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

本發(fā)明還提供包含所述的基因的表達(dá)載體，優(yōu)選為植物表達(dá)載體。

本發(fā)明還提供包含所述的基因的宿主細(xì)胞。