[發明專利]OsNMCP1基因在控制水稻耐旱中的應用

有效

• 申請號: 201810860720.3
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN109112142B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 熊立仲;楊君;覃永華
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;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OsNMCP1基因在控制水稻耐旱中的應用。本發明采用候選基因篩選方法，通過反向遺傳學手段，克隆得到一個控制水稻耐旱應答基因OsNMCP1，該基因的核苷酸序列如SEQ NO：1所示，該基因編碼的蛋白質序列如SEQ NO：3所示。苗期和抽穗期干旱脅迫表型鑒定結果表明，超表達OsNMCP1基因造成轉基因水稻對干旱抗性提升，而OsNMCP1基因的缺失突變則導致水稻抗旱能力顯著降低。本發明證實了該基因的生物學功能及其應用的途徑和方法。

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域。具體涉及OsNMCP1基因在控制水稻耐旱中的應用。本發明采用候選基因篩選的方法，通過反向遺傳學手段，克隆到控制水稻耐旱應答基因OsNMCP1，苗期和成株期干旱脅迫表型鑒定結果表明，超表達OsNMCP1基因可以提高水稻在干旱環境下根的發育與生長，而OsNMCP1基因的缺失則會導致水稻根部的生長遲緩，細胞的發育受到阻礙，根長變短，證實了該基因的功能及應用途徑。

背景技術

植物不像動物一樣具有可移動的能力，因此在非生物逆境(如干旱、澇害、高溫、低溫、鹽堿等)來臨時，植株的生長必將受到嚴重的影響，嚴重制約著植物的生長發育和作物的生產增收。水稻是世界上三大主要糧食作物之首，研究水稻對非生物逆境的適應和抵抗機制，將有助于對其進行抗逆遺傳改良，提高作物產量。植物為了抵抗或適應這些不利的因素，在長期的進化過程中形成了一系列復雜的逆境應答調控機制,通過多種途徑將這些非生物逆境的信號傳遞到細胞內，并調控一些逆境應答基因的表達，產生一些增加細胞抗旱脅迫的功能蛋白、滲透調節物質和傳遞信號調控基因表達的轉錄因子，對外界的變化做出相應的反應，最大限度地降低脅迫帶來的傷害，維持植物體的基本生理活動(Xiong等，Cellsignaling during cold,drought and salt stress.Plant Cell.14(suppl),S165–S183，2002)。植物抗旱是一個復雜的特征，而干旱脅迫通常伴隨著高溫或其他脅迫。植物利用多種策略來應對干旱脅迫，并通過不同的信號級聯和滲透調節，通過形態和生理變化來適應干旱。抗旱性大致可以分為四種類型：逃旱性(drought escape，DE)，避旱性(droughtavoidance，DA)，耐旱性(drought tolerance，DT)和復水抗旱性(drought recovery，DR)。避旱性主要是通過減少水分的丟失和維持水分的吸收來提高細胞的水勢，而增大根系密度和深度，增強水分傳導是主要的方式之一。(Nguyen等，Breeding for Drought Resistancein Rice:Physiology and Molecular Genetics Considerations.Crop Science,1997,37(5):1426-1434；Hu等，Genetic Engineering and Breeding of Drought-ResistantCrops.Annu Rev Plant Biol 2014；65)。根系幾乎是植物吸收水分的唯一器官，其在植物抗旱中扮演著無可替代的角色。縱深發達的根系是植株渡過干旱的重要保證。在以往傳統的認識中，當面臨干旱時，植物會通過增加根系的長度，根系粗度，側根數目和根毛密度等手段來增加水分的吸收面積。而最近的研究表明，在干旱脅迫中，為了吸收更深層土壤中的水分，擬南芥根系最大的變化是犧牲橫向的側根發育，轉而將能量和營養物質更多地投入到根系的軸向生長上(Koevoets等，Roots Withstanding their Environment:ExploitingRoot System Architecture Responses to Abiotic Stress to Improve CropTolerance.Frontiers in Plant Science,2016,7(112):1335)。在干旱脅迫下，植物為了更好地抵御干旱，根系除了吸收更多的水分之外，在分子調控層面上也做出了很多的貢獻。