[發明專利]OsAPS1基因在改良水稻抗病性中的應用

有效

• 申請號: 201811110938.3
• 申請日: 2018-09-22
• 公開（公告）號: CN109207485B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 袁猛;惠述剛;楊澤宇
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;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OsAPS1基因在改良水稻抗病性中的應用，從水稻中克隆得到OsAPS1基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。通過對OsAPS1基因的生物學功能的研究證明，在水稻中抑制或敲除OsAPS1基因能使水稻對多種不同的白葉枯病菌和細菌性條斑病菌表現出抗性增強的能力，通過調節OsAPS1基因表達水平影響水稻對白葉枯病和細菌性條斑病的廣譜抗病性。

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域，具體涉及OsAPS1基因在改良水稻抗病性中的應用，所述的基因為水稻OsAPS1基因，該基因可用于在培育增強廣譜抗白葉枯病和細菌性條斑病的水稻品種中的應用。

背景技術

水稻是人類最重要的糧食作物之一，我國是水稻的第一生產大國，水稻的產量直接關系到我國乃至世界人口的生存。水稻的產量受很多因素影響，其中病害是影響水稻產量的重要因素之一。傳統的病害防治主要是噴施化學藥劑，從農業的可持續發展的觀點長期噴施化學藥劑一方面容易污染環境，另外一方面化學藥劑會加快病原菌的變異，造成水稻感病。因此發掘水稻自身的抗病基因，改良水稻自身的防御體系，對培育優質抗病品種有著重要的意義。

植物的抗病反應是多基因參于調控的復雜過程。參于植物抗病反應的基因分為兩類：主效抗病基因和抗病相關基因。目前從植物中克隆了三十多個主效抗病基因，如水稻抗白葉枯病基因Xa21、Xa1、Xa26、xa5、Xa27、xa13等，水稻多個抗稻瘟病基因如Pib、Pi-ta、Pi9、Pi2等。但是主效抗病基因的資源有限，大多數的主效抗病基因僅僅對一個或少數幾個致病小種有抗性，抗病范圍有限，加上在主效抗病基因的克隆進度上總是慢于病原物致病性的變化，因而大大限制了主效抗病基因在農業生產中的應用。

植物中除主效抗病基因以外所有參與抗病反應的基因都稱為抗病相關基因，它們的編碼產物參于合成植物體內抗病信號分子、信號傳導或防衛反應等。目前，已克隆得到許多抗病相關基因。從水稻中鑒定到十多個抗病相關基因，例如OsWRKY45、OsGH3-8、OsEDR1、OsMAPK6、OsYLP4等基因，這些基因編碼不同類型的蛋白質，通過調控水稻體內不同反應途徑參與水稻對不同病原菌的抗病過程，這些抗病相關基因大多數對不同類型病原菌均有廣譜抗病性。

硫元素是植物生長必需的大量元素之一，是生物體內一些重要化合物的組成成分之一。在植物的生長發育、生物和非生物脅迫等過程中起作用，并且還是影響作物品質的重要因素之一。早在19世紀初人們就已認識到硫元素對植物生長發育的重要性，施加含硫化肥可以增加作物對真菌類病原菌的抵抗力。

ATP硫酸化酶(ATP sulfurylase，ATPS)是植物硫酸鹽同化過程中起作用的第一個酶，是硫酸鹽同化途徑的關鍵酶。編碼ATPS的基因已經從擬南芥、馬鈴薯和煙草等植物中克隆出來。在大多數植物中有兩種同工ATPS，分別位于細胞質和葉綠體內。葉綠體內的ATPS能啟動硫酸鹽的還原反應，而胞質內的ATPS被認為是為接下來的磺化反應提供APS，而不參與硫酸鹽的還原反應。

本發明研究發現，水稻中的OsAPS1基因定位于葉綠體，抑制或敲除OsAPS1基因可增強水稻對白葉枯病和細菌性條斑病的廣譜抗病性。本發明對于重要糧食作物水稻在抗白葉枯病和細菌性條斑病的改良以及水稻對硫酸根離子的同化吸收上具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，通過對OsAPS1基因的生物學功能的研究，發現其在水稻抗白葉枯病和細菌性條斑病上具有重要調控作用，通過調節OsAPS1基因表達水平影響水稻對白葉枯病和細菌性條斑病的廣譜抗病性。因此，本發明對于重要糧食作物水稻在抗白葉枯病和細菌性條斑病的改良上具有重要的意義。

本發明的技術方案如下所述：

1、本發明證實在水稻中抑制或敲除OsAPS1基因能使水稻對多種不同白葉枯病菌和細菌性條斑病菌表現出抗性增強的能力。通過系統研究，申請人發現OsAPS1基因在水稻抗白葉枯病和細菌性條斑病方面有著重要調控功能。