[發(fā)明專利]水稻水楊酸羥基化酶及其編碼基因和應用

有效

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• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111100850B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 陳旭君;梁兵兵;郭澤建;王含
• 申請（專利權）人: 中國農業(yè)大學
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N15/53;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 秦夢楠

本發(fā)明公開了一種水稻水楊酸羥基化酶及其編碼基因和應用。本發(fā)明對四個水稻水楊酸羥基化酶及其編碼基因的功能進行了研究，并構建了單敲、雙敲、四基因敲除突變體。實驗結果表明，水稻水楊酸羥基化酶敲除突變體中，參與植物抗病的櫻花素含量有所增加，敲除轉基因水稻提高了對多種病原菌的抗性。本發(fā)明對于明確SA在水稻免疫等方面的作用及其抗病性水稻的育種有重要意義。

技術領域

本發(fā)明涉及植物基因工程領域，具體涉及水稻水楊酸羥基化酶及其編碼基因和應用。

背景技術

水楊酸(Salicylic acid,SA)是植物體中一種重要的植物激素，在植物防御外界病原菌入侵過程中起到關鍵的調節(jié)作用，是植物抗病過程中重要的信號分子。普遍認為在擬南芥等雙子葉植物中，SA在抵抗活體營養(yǎng)型和半活體營養(yǎng)型病原菌中起正調控作用。早期有關SA的代謝研究主要集中在糖基化和酯化。近年來，Zhang等(2013，2017)報道了擬南芥水楊酸羥基化酶AtSA3H和AtSA5H，能分別催化SA生成2,3-二羥基苯甲酸(2,3-DHBA)和2,5-DHBA，協(xié)同維持SA的動態(tài)平衡，調控擬南芥葉片衰老和對病原細菌Pst DC3000的抗性。體內外的實驗結果表明，擬南芥UDP-糖基轉移酶(UGT76D1)能對二羥基苯甲酸進行葡萄糖或者木糖基化。超表達UGT76D1的轉基因植株提高了SA積累和抗病相關基因的表達，增強了對病原菌的抗性(Huang et al.,2018)。通過對SA代謝基因的研究，對明確其在作物免疫等方面的作用非常有意義，并可通過基因編輯技術有效地利用這些基因于作物抗病育種。

根據同源性分析推測水稻中存在4個編碼SAHs的基因(暫命名為OsSAH1-4)，與擬南芥等雙子葉植物相比，水稻中SA含量約高出兩個數量級(Silverman et al.,1995；Yanget al.,2004)，暗示水稻中SA合成和代謝機制與擬南芥相比會有較大差異。然而有關水稻SA代謝的研究還非常有限。因此，加速水稻SA代謝相關基因的研究，有助于揭示其抗病的分子機制，進而為作物抗病性的遺傳改良提供依據。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供水稻水楊酸羥基化酶及其編碼基因和應用。

第一方面，本發(fā)明保護方法A或方法B。

方法A：培育轉基因植物的方法，包括如下步驟：同時降低目的植物中OsSAH1蛋白、OsSAH2蛋白、OsSAH3蛋白和OsSAH4蛋白的表達量和/或活性，得到轉基因植物；所述轉基因植物具有如下(a1)和/或(a2)所述的性狀：

(a1)對病原菌的抗性高于所述目的植物；

(a2)櫻花素含量高于所述目的植物。

方法B：培育轉基因植物的方法，包括如下步驟：同時沉默或抑制目的植物中OsSAH1蛋白的編碼基因、OsSAH2蛋白的編碼基因、OsSAH3蛋白的編碼基因和OsSAH4蛋白的的編碼基因的表達，得到轉基因植物；所述轉基因植物具有如下(a1)和/或(a2)所述的性狀：

(a1)對病原菌的抗性高于所述目的植物；

(a2)櫻花素含量高于所述目的植物。

所述轉基因植物產量不低于所述目的植物。

所述OsSAH1蛋白為如下如下(A1)或(A2)或(A3)：

(A1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；

(A2)來源于水稻且與(A1)具有98％以上同一性且具有相同功能的蛋白質；

(A3)將序列表中序列1所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白質；

所述OsSAH2蛋白為如下如下(B1)或(B2)或(B3)：

(B1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列組成的蛋白質；