[發明專利]一種水稻衰老控制基因OsCKX11及其應用

有效

• 申請號: 201811432986.4
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109402078B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張可偉;崔付斌;趙江哲;章薇;彭凱軒;張艷軍
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: C12N9/06
• 分類號: C12N9/06;C12N15/53;C12N15/82;C12N1/21;A01H5/00;A01H5/12;A01H6/46
• 代理公司: 成都佳劃信知識產權代理有限公司 51266
• 代理人: 馬冬新

本發明屬于基因工程技術領域，公開了一種水稻葉片衰老控制基因OsCKX11及其應用，水稻葉片衰老控制基因OsCKX11氨基酸序列與氨基酸序列SEQ ID No.1所示的氨基酸序列具有至少70％的同源性。本發明通過定點突變水稻細胞分裂素氧化酶編碼基因OsCKX11，分析其突變體表型變化發現，該基因功能缺失會使水稻葉片晚衰；在一些早衰的栽培品種中，利用基因工程技術敲除OsCKX11可以有目的地調控植物的衰老進程，調整植物群體發育時期以達到增產的目的，有非常重要的應用價值。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，尤其涉及一種水稻衰老控制基因OsCKX11及其應用。本發明使用反向遺傳學技術鑒定OsCKX11的生物學功能，還涉及該基因突變后抑制水稻葉片早衰從而調節植株的發育影響水稻的產量。

背景技術

葉片衰老是葉片生長發育的最后一個階段，葉片衰老是一個復雜的生理活動，一部分蛋白被激活表達的同時也有一部分蛋白被降解[1]。當葉片衰老時，隨著葉綠素被降解以及體內水分的減少，光合速率逐漸降低，營養物質被運輸到果實或者種子中儲存。相關研究表明，當葉片處于衰老狀態時，其內源細胞分裂素含量明顯下降[3]；而當用外源細胞分裂素處理葉片時，對葉片的衰老有明顯的抑制作用[4]。細胞分裂素在抑制植物葉片衰老時主要體現在以下幾點：影響營養物質運輸；影響脂質過氧化反應；影響植物體內其他激素的含量；在衰老后期抑制葉綠素的降解；抑制植物體內源L-絲氨酸的積累，降低絲氨酸對植物衰老的啟動等[5,6,7]。

細胞分裂素含量在植物體內的動態平衡需要細胞分裂素氧化酶(Cytokininoxidase/dehydrogenase，CKX)維持，CKX能斷裂細胞分裂素側鏈使其失活，這個反應是不可逆的[8]。編碼細胞分裂素氧化酶的是一個多基因家族，水稻體內有11種細胞分裂素氧化酶，不同細胞分裂素氧化酶之間的差異主要體現在它們的催化性能、亞細胞定位以及表達特征上[9]。

近些年來培育的一些超級稻品種，其生育后期會受逆境脅迫，如極端溫度、干旱、養分匱乏等，使功能葉片發生早衰。在農業生產中，葉片過早衰老常使植株光合速率迅速下降，光合產物的減少導致水稻結實率低，空秕率高，品質下降[10]。嚴重影響了超級稻產量潛力的發揮。

本發明利用CRISPR/Cas9基因編輯技術定點敲除OsCKX11后，突變體出現了葉片晚衰的現象。根據理論上的推算，如果水稻的功能葉片衰老推遲1天，可以使水稻增產約2％，如果將這項發明應用于農業生產中，可以有效抑制超級稻的早衰，提高超級稻的產量。

上文中涉及的參考文獻如下：

[1]Becker W,Apel K.Differences in gene expression between naturalandartificially induced leafsenescence[J].Planta,1993,189(1):74-79.

[2]Lee R H,Wang C H,Huang L T,et al.Leaf senescence in rice plants:cloning and characterization of senescence up-regulated genes.[J].JournalofExperimental Botany,2001,52(358):1117.

[3]Zwack P J,Rashotte A M.Cytokinin inhibition of leaf senescence[J].Plant SignalingBehavior,2013,8(7):-.