[發(fā)明專利]基因OsSAPK7及其所編碼的蛋白在水稻抗非生物脅迫中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010127961.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111334515B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 明鳳;李曉瑞;蓋若男;張皓;毛嬋娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12N15/29
• 分類(lèi)號(hào): C12N15/29;C12N15/82;C12Q1/6895;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 上海宛林專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31361
• 代理人: 徐靜杰

本發(fā)明公開(kāi)了一種能抗非生物脅迫的水稻基因OsSAPK7，基因的全長(zhǎng)為5488bp，開(kāi)放閱讀框?yàn)?080bp，核苷酸序列表為SEQ ID NO.1。基因編碼區(qū)的序列如SEQ ID NO.2，當(dāng)基因編碼區(qū)57位堿基C發(fā)生缺失、編碼區(qū)849位堿基由C突變成T、編碼區(qū)842位堿基由C突變成T、編碼區(qū)7位到29位的堿基缺失時(shí)，抗非生物脅迫的功能缺失。提供的水稻基因OsSAPK7可用于植物品種改良，如幫助闡明水稻對(duì)不同逆境脅迫的應(yīng)答機(jī)制，可以用于改善水稻抗干旱以及鹽脅迫性能，提高水稻對(duì)非生物脅迫的能力，從而提高水稻的產(chǎn)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因生物品種培育領(lǐng)域，尤其涉及一種基因OsSAPK7及其所編碼的蛋白在水稻抗非生物脅迫中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

水稻對(duì)寒冷環(huán)境的抵御能力，直接影響水稻的生長(zhǎng)發(fā)育以及產(chǎn)量的形成，是制約水稻產(chǎn)量進(jìn)一步提升的關(guān)鍵因素，因此研究水稻冷脅迫分子機(jī)制，對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量相關(guān)分子機(jī)理的探討有重要意義。

近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，與冷脅迫信號(hào)通路相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子也有很多報(bào)導(dǎo)。如與擬南芥冷響應(yīng)基因表達(dá)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子CBF，轉(zhuǎn)錄因子CBF的表達(dá)會(huì)提高植物的耐受性(Park S et al.2015)。在擬南芥中熱休克轉(zhuǎn)錄因子C1、鋅指12(ZAT12)、ZAT10等轉(zhuǎn)錄因子能夠促進(jìn)COR基因的表達(dá)，促進(jìn)抗凍性(Lee CM et al.2015)。通過(guò)對(duì)耐寒水稻轉(zhuǎn)錄組分析，脫落酸(ABA)響應(yīng)元件被過(guò)度表達(dá)，表明ABA信號(hào)在水稻耐寒性中起作用(Chawade A etal.2013；Zhao J et al.2015)。在水稻中，冷信號(hào)誘導(dǎo)MPK3的激活，使OsICE1/OsbHLH002磷酸化，并中斷與OsHOS1的相互作用來(lái)抑制其降解(Zhao C et al.2017)。穩(wěn)定的OsICE1激活OsTPP1的轉(zhuǎn)錄促進(jìn)海藻糖的積累從而提高耐寒性(Bouchabke-Coussa O et al.2008；Zhang Z et al.2017)。

由蛋白磷酸酶和激酶協(xié)調(diào)的可逆蛋白磷酸化是感知和響應(yīng)非生物脅迫的中心(Hirt et al.1997)，并形成了控制細(xì)胞功能的主要機(jī)制，包括對(duì)植物激素的反應(yīng)、致病和環(huán)境刺激以及植物代謝的調(diào)節(jié)(Cohen et al.1988)。在植物和綠藻中命名為SNF1相關(guān)蛋白激酶(SnRK)，是激酶級(jí)聯(lián)的進(jìn)化保守核心成分。植物SnRK家族可分為三個(gè)亞家族：SnRK1、SnRK2和SnRK3(Hrabak et al.2003)。SnRK 2(SNF1-related protein kinase 2)屬于蔗糖非發(fā)酵相關(guān)蛋白激酶。SnRK2亞家族由Ser/Thr蛋白激酶超家族中的植物特異性蛋白激酶組成(Mao Xinguo et al.2019)，SnRK2s參與了對(duì)非生物脅迫應(yīng)答的反應(yīng)(Halford etal.2009)。對(duì)水稻的研究發(fā)現(xiàn)，SnRK 2的10個(gè)家族成員都參與滲透脅迫的應(yīng)答反應(yīng)(Kobayashi Y et al.2004)。

SnRK2蛋白激酶具有高度保守的N-端激酶結(jié)構(gòu)域和富含酸性氨基酸(AAs)的短C-端結(jié)構(gòu)域。SnRK2s最初根據(jù)富含谷氨酸(E)和天冬氨酸(D)而分為SnRK2a和SnRK2b兩個(gè)亞組(Shukla et al.2008)。在功能上進(jìn)一步將C-端結(jié)構(gòu)域劃分為結(jié)構(gòu)域I和結(jié)構(gòu)域II。其中，結(jié)構(gòu)域I負(fù)責(zé)ABA的非依賴性激活，而結(jié)構(gòu)域II參與與ABI1(脫落酸不敏感1)的相互作用，是ABA依賴性激活所必需的。SnRK2s是ABA信號(hào)通路的關(guān)鍵組成成分，提高滲透脅迫的耐受性，應(yīng)對(duì)冷脅迫的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器(Xinguo Mao et al.2019)。例如，10個(gè)BdSNRK2中有9個(gè)是由冷脅迫誘導(dǎo)的(Wang et al.2015)，2個(gè)ZmSNRK2冷脅迫下顯著上調(diào)(Huai et al.2008)，所有10種TaSNRK2都是由冷脅迫誘導(dǎo)(Zhang et al.2016)。