[發明專利]一種提高水稻耐鹽能力的方法

在審

• 申請號: 201810495827.2
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108660150A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 謝先芝;鄭崇珂;解麗霞;周晉軍;孫偉;崔立新;鞠培娜
• 申請（專利權）人: 山東省水稻研究所
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 韓百翠

本發明公開了一種提高水稻耐鹽能力的方法。本發明利用CRISPR/Cas9技術，設計合成水稻PHYB基因高度特異的spacerDNA序列，克隆在pOs?sgRNA載體上，再通過同源交換克隆至pOs?Cas9載體上，然后轉化至鹽豐47栽培水稻品種中，得到的株系通過回交和自交，篩選沒有載體序列、只有PHYB基因靶序列變異的轉基因純合株系。在200mM NaCl處理條件下，PHYB?CRISPR株系的存活率為80～85％，而對照受體水稻品種的存活率約5％。說明PHYB?CRISPR株系的耐鹽性顯著提高。

技術領域

本發明涉及農業科學技術領域，具體而言，本發明涉及利用CRISPR技術抑制PHYB基因表達提高水稻耐鹽能力的方法。

背景技術

“手中有糧、心中不慌”。保障糧食安全是關系我國國民經濟發展和社會穩定的全局性重大戰略問題。目前我國良田資源已充分挖掘，5億畝鹽堿地的開發和利用將能極大地緩解中國18億畝耕地紅線引起的發展瓶頸難題。目前對鹽堿地的改良主要根據“鹽隨水來、鹽隨水去”的規律，利用淡水壓堿洗鹽來降低土壤鹽分，在水資源越來越寶貴的將來，利用淡水改良鹽堿地的可行性非常小。

水稻是全球最主要的糧食作物，全世界有50％的人口以稻米為主食。根據其種植特點，水稻是鹽堿地改良和利用的重要作物。在鹽堿地區種植水稻，通過適宜灌排水，泡田、洗鹽等措施能夠降低土壤鹽分含量，改良土壤的作用。現有水稻品種的耐鹽堿能力(僅僅能夠在低于3‰的鹽堿地上生長)遠遠不能滿足鹽堿地農業生產的需要，亟需培育耐鹽堿能力更強的水稻新品種。

目前在水稻中已報道的與鹽脅迫反應有關部分轉錄因子已經用于耐鹽基因工程改良中，主要包括以下幾類：第一，DREB1/CBF調控子：水稻基因組包括至少10個DREB1(Dehydration-responsive element binding protein 1)型基因，過量表達OsDREB1A和OsDREB1F的轉基因水稻植株的對高鹽、干旱和凍害的抗性均增強，同時轉基因水稻植株積累了較高含量的滲透調節物質，如脯氨酸和各種可溶性糖(Ito et al.,2006；Wang etal.,2008)。第二，AREB調控子，ABA是植物非生物脅迫反應中的一個關鍵信號分子。AREB基因編碼bZIP-型轉錄因子，目前有幾個bZIP型轉錄因子在鹽脅迫反應中的功能已有報道。OsbZIP23基因的過表達轉基因水稻的耐旱和耐鹽性提高，而該基因的功能缺失突變體對鹽和干旱的抗性降低。第三，MYB轉錄因子包含一個保守的DNA結合結構域(52個氨基酸的MYB結構域)。OsMYB3R-2過表達增強了擬南芥的鹽脅迫耐性以及低溫和干旱脅迫耐性(Dai etal.,Plant Phyisol,2007,143:1739-1751)。過表達OsMYB2基因的水稻植株對鹽、干旱和低溫的耐性增強，但并不影響植株的生長(Yang et al.,J Exp Bot,2012,63:2541-2556)。第四，NAC型轉錄因子也是通過ABA依賴途徑調控水稻鹽脅迫反應。高鹽脅迫誘導多個水稻NAC基因的表達。SNAC1和OsNAC6過表達水稻植株的鹽脅迫耐性提高(Hu et al.Proc NatlAcad Sci USA，2006，103:12987-12992；Nakashima et al.，Plant J.,2007,51:617-630)。第五，鋅指轉錄因子也參與水稻的鹽脅迫耐性，如TFIIIA-型的ZFP252基因過表達水稻植株鹽脅迫耐性和干旱脅迫耐性顯著提高(Xu et al.FEBS lett,2008,582:1037-1043)。