[發明專利]水稻高環境溫度適應性響應控制基因OsTOGR2及其應用

有效

• 申請號: 201811264214.4
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109486801B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 薛勇彪;唐華山;張玉娥;徐婷;李群
• 申請（專利權）人: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所
• 主分類號: C12N9/80
• 分類號: C12N9/80;C12N15/55;C12N15/70;C12N15/74;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 關旭穎

本發明公開了水稻控制高環境溫度適應性的基因OsTOGR2及其編碼蛋白。OsTOGR2基因編碼SEQ ID No.2所示的蛋白，或編碼由SEQ ID No.2所示的氨基酸序列經過少數幾個氨基酸的插入、缺失或替換且與SEQ ID No.2所示的蛋白具有相同功能的衍生蛋白。所述基因為與SEQ ID No.1所示的核苷酸序列具有90％以上的同源性且編碼具有相同功能的蛋白的核苷酸序列。所述基因編碼的OsTOGR2蛋白如SEQ ID No.2所示，或者為與SEQ ID No.2相比進行了少數氨基酸的缺失、增加或者替換但是同時具有相同功能的衍生蛋白。本發明還提供一種培育具有高環境溫度適應性響應的水稻的方法。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域。具體而言，本發明涉及一種控制水稻高環境溫度適應性響應的基因OsTOGR2(Thermotolerant Growth Required2)，該基因的編碼蛋白和功能類似物，及包含該基因的載體的宿主細胞。本發明還提供利用所述控制水稻高環境溫度適應性響應的基因OsTOGR2培育能夠在高環境溫度下正常響應和生長的水稻品種的方法。

背景技術

由于植物不能運動，需要能準確的感應各種環境條件(包括生物環境與非生物環境)及其變化，進而做出相應的適應性響應。溫度作為植物最為重要的非生物環境因素之一，在很多區域既存在晝夜變化，也存在著季節性變化，對植物的生命活動起著至關重要的作用。而植物也演化出許多感應和響應環境溫度的機制，保證其能夠更好的適應環境溫度變化。在擬南芥中，環境溫度的升高會引起植物做出一系列適應性的形態變化，包括下胚軸伸長加快，葉柄的伸長加快，葉片偏下性生長導致其向上舉起，形成一種較為松散的植株結構，進而促進空氣的流通，便于通過蒸騰作用降低植物溫度(Quint et al.，2016)。

目前，對于植物感應環境溫度變化的分子機制也做了比較深入的研究。從生物學功能的角度來說響應環境溫度的分子主要包含以下幾類：第一類是轉錄因子(比如ELF3與phyB)，環境溫度的改變能直接調控其轉錄激活或轉錄抑制的活性，進而影響下游的轉錄組(Box et al.，2015；Legris et al.，2016；Jung et al.，2016)；第二類是質膜系統信號轉導因子(比如Cold1)，環境溫度的改變會影響質膜系統的流動性及位于膜上的相關蛋白的構象或功能，然后引發信號級聯反應(G蛋白信號轉導與作為第二信使的Ca²⁺)(Ma et al.，2015)；第三類是通過胞內蛋白的穩態調節，包括內質網UPR、胞質UPR反應和對26S蛋白酶體的活性的調節(Deng et al.，2011；Deng et al.，2013；Che et al.，2010；Liu et al.，2013；Li et al.，2015)。因此，植物感應和響應環境溫度變化受到多重途徑調控。然而目前關于水稻對環境溫度適應性響應的研究知之甚少。

發明內容

因此，本發明的目的是鑒定一種水稻控制高環境溫度適應性響應的關鍵調控因子，為培育具有優良的環境溫度適應性的水稻品種提供基因資源。

本發明人在研究水稻高環境溫度響應缺陷的突變體ostogr2的過程中發現，當ostogr2種植于較低環境溫度(例如，12月份至次年4月份種植于海南)下時，其形態特征與野生型(中花11，WT)非常接近；而當生長于較高環境溫度(例如，5-9月份種植于北京)下時，突變體生長明顯矮化。在嚴格控制光照條件下，于人工培養箱中設置不同的溫度，進一步確認了ostogr2的環境溫度敏感表型。在此基礎上，本發明人鑒定了水稻的高環境溫度適應性響應控制基因OsTOGR2，該基因編碼N-端乙酰化酶復合體NatA的輔助亞基OsNAA15。