[發(fā)明專利]青藏高原野生大麥HsCIPK17在提高水稻抗/耐非生物脅迫中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810447128.0
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108588117B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘建偉;潘偉槐;沈金秋;鄭仲仲;嚴(yán)旭
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/54;A01H5/00;A01H4/00;A01H6/46
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

本發(fā)明公開了一種青藏高原一年生野生大麥(Hordeum spontaneum C.Koch)類鈣調(diào)磷酸酶B蛋白互作蛋白激酶基因HsCIPK17的用途：HsCIPK17用于構(gòu)建轉(zhuǎn)基因水稻(Oryza sativa L.)，所述轉(zhuǎn)基因水稻具有重金屬脅迫耐性，還同時具有耐鹽和脫落酸脅迫耐性；重金屬為汞、鎘、鉻；所述基因HsCIPK17的核苷酸序列，GenBank登錄號JN655677。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物基因工程領(lǐng)域。具體的說，本發(fā)明涉及青藏高原野生大麥HsCIPK17在提高水稻抗/耐非生物脅迫中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

為了適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，植物必須應(yīng)對各種生物和非生物脅迫，從而在進(jìn)化過程中建立起一系列調(diào)控機(jī)制，如感知和解碼各種脅迫信號、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及脅迫相關(guān)基因的表達(dá)。在植物的生長和發(fā)育過程中，Ca²⁺信號是植物細(xì)胞逆境生理響應(yīng)的中心調(diào)節(jié)者(Dodd etal.,2010)。Ca²⁺信號的變化首先被鈣感受器感知和解碼，再由鈣感受器互作蛋白將信號傳遞到下游，從而激活下游早期響應(yīng)基因的表達(dá)，最終導(dǎo)致廣泛的生理或各種特定的應(yīng)激反應(yīng)(Zhu et al.,2013)。在過去的十年中，鈣調(diào)磷酸酶B類似蛋白(Calcinerurin B-likeproteins,CBL)，即一種鈣感受器，和CBL互作蛋白激酶(CBL-interacting proteinkinases,CIPKs)，為一種Ca²⁺依賴的絲氨酸/蘇氨酸激酶，已被證實是植物特有的一種信號系統(tǒng)，在植物應(yīng)答各類生物和非生物脅迫過程中發(fā)揮信號功能作用(Kolukisaoglu etal.,2004；Xu et al.,2006；Luan 2009；Weinl and Kudla 2009；Hashimoto and Kudla,2011；de la Torre et al.,2013)。

CIPKs在各種生物脅迫(如病原體感染、營養(yǎng)缺乏等)和非生物脅迫(如鹽、脫落酸(ABA)等)中起重要作用(Guo et al.,2001；Kim et al.,2003；Kurusu et al.,2010；Li etal.,2012；de la Torre et al.,2013；Meteignier et al.,2017)。水稻(Oryza sativaL.)中，超表達(dá)OsCIPK3、OsCIPK12和OsCIPK15能提高干旱、低溫和鹽脅迫的抗性(Xiang etal.,2007)，而缺失OsCIPK31功能基因突變體，在種子萌發(fā)和幼苗階段表現(xiàn)出對多種非生物脅迫的敏感性，如脫落酸(ABA)，鹽，甘露醇和葡萄糖(Piao et al.,2010)，但迄今沒有證據(jù)表明CIPK參與植物對重金屬毒性應(yīng)答相關(guān)研究報導(dǎo)。

青藏高原野生大麥，尤其是其特有的一年生野生大麥(Hordeum spontaneumC.Koch)，長期遭受極端氣候和環(huán)境條件，從而產(chǎn)生了豐富的變異體和獨特的脅迫耐受性基因網(wǎng)絡(luò)。由于青藏高原野生大麥與栽培大麥具有密切的遺傳同源性，青藏高原被認(rèn)為是栽培大麥馴化的中心之一(Dai et al.,2012)。青藏高原野生大麥CIPK是稀缺的種質(zhì)資源，應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因水稻或其他作物提高逆境脅迫能力具有重要意義。

脫落酸(ABA)參與植物重要生理過程及對多種逆境脅迫的響應(yīng)，已有的研究表明，擬南芥AtCIPKs參與調(diào)控ABA介導(dǎo)的信號途徑(Chen L et al.,2013；Lyzenga et al.,2013；Sanyal et al.,2017)。重金屬是植物生長的重要脅迫因子，通過食物鏈危害動物和人類(梁堯等,2013；焦位雄等,2017)。由于重金屬極其穩(wěn)定、不可降解，污染土壤對植物生長發(fā)育和作物產(chǎn)量及品質(zhì)造成不可逆轉(zhuǎn)的危害(Mustafa and Komatsu,2016)。通過基因工程提高作物對重金屬毒害的高抵抗力是最佳方案(Cao et al.,2014)。

目前，還未有告知同時具有重金屬和鹽等非生物脅迫抗/耐性的CIPKs基因。

上述參考文獻(xiàn)具體如下：