[發(fā)明專利]一種水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白OsLHT1在籽粒品質(zhì)和抗病基因工程中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010169968.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111171130B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐國(guó)華;郭楠;駱樂(lè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/82;A01H5/10;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白OsLHT1在籽粒品質(zhì)和抗病基因工程中的應(yīng)用。水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1在提高水稻對(duì)稻瘟病的抗性中的應(yīng)用。水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1在提高水稻籽粒品質(zhì)中的應(yīng)用。本發(fā)明所述的水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1，其表達(dá)受稻瘟病菌接種誘導(dǎo)，CRISPR?Cas9技術(shù)敲除該基因后，既提高了籽粒中蛋白質(zhì)和氨基酸的含量，又增強(qiáng)了對(duì)稻瘟病的抗性，對(duì)提高水稻籽粒品質(zhì)以及抗病性具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，涉及一種水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1及其在籽粒品質(zhì)和抗病基因工程中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

水稻胚乳蛋白質(zhì)含量和必需氨基酸的均衡是決定稻米營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的兩個(gè)最重要的因素。水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作為一類膜蛋白，能夠影響氨基酸在水稻組織內(nèi)及組織間的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，最終影響籽粒中蛋白質(zhì)和氨基酸的含量。

稻瘟病是影響水稻產(chǎn)量的主要真菌病害，該病害在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛發(fā)生,威脅著全世界水稻糧食安全。水稻質(zhì)膜蛋白在水稻抵御病原菌侵染防衛(wèi)反應(yīng)途徑中起著重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1在提高水稻籽粒中蛋白質(zhì)及氨基酸含量中的應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的是提供水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1在提高水稻對(duì)稻瘟病的抗性中的應(yīng)用。

水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1在提高水稻對(duì)稻瘟病的抗性中的應(yīng)用，水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因組序列在RAP-DB數(shù)據(jù)庫(kù)中的登錄號(hào)為Os08g0127100，編碼的蛋白序列在RAP-DB數(shù)據(jù)庫(kù)中的登錄號(hào)為Os08g0127100。

所述的應(yīng)用優(yōu)選，通過(guò)基因工程手段構(gòu)建敲除或沉默水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1的轉(zhuǎn)基因水稻,能夠提高水稻對(duì)稻瘟病的抗性。

水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1在提高水稻籽粒品質(zhì)中的應(yīng)用，優(yōu)選水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1在提高水稻籽粒中蛋白質(zhì)及氨基酸含量中的應(yīng)用，水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因組序列在RAP-DB數(shù)據(jù)庫(kù)中的登錄號(hào)為Os08g0127100，編碼的蛋白序列在RAP-DB數(shù)據(jù)庫(kù)中的登錄號(hào)為Os08g0127100。

有益效果：

本發(fā)明所述的水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsLHT1，其表達(dá)受稻瘟病菌接種誘導(dǎo)，CRISPR-Cas9技術(shù)敲除該基因后，既提高了籽粒中蛋白質(zhì)和氨基酸的含量，又增強(qiáng)了對(duì)稻瘟病的抗性，對(duì)提高水稻籽粒品質(zhì)以及抗病性具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1：OsLHT1突變體株系的鑒定。

圖2：OsLHT1突變體水稻籽粒中蛋白質(zhì)及氨基酸含量增加。(a)籽粒中蛋白質(zhì)含量；(b,c)籽粒中氨基酸含量。

圖3：OsLHT1基因在稻瘟病菌侵染早期階段表達(dá)上調(diào)。

圖4：OsLHT1突變體水稻對(duì)稻瘟病菌的抗性增強(qiáng)。(a)稻瘟病菌噴霧接種實(shí)驗(yàn)；(b)稻瘟病菌侵染后葉片上的病斑數(shù)；(c)稻瘟病菌侵染后病斑平均大小；(d)稻瘟病菌侵染后葉片中病菌生物量。

圖5：OsLHT1影響稻瘟病菌侵染菌絲的擴(kuò)展。(a)稻瘟病菌侵染水稻野生型葉鞘后菌絲生長(zhǎng)型；(b,c)稻瘟病菌侵染葉水稻野生型和lht1葉鞘后菌絲的擴(kuò)展。

圖6：分蘗盛期，揚(yáng)花期以及成熟期時(shí)lht1葉片呈繡紅色斑塊。

圖7：揚(yáng)花期lht1葉片大量積累ROS，介導(dǎo)水稻抗性途徑依賴于JA，SA合成相關(guān)基因及PR基因表達(dá)上調(diào)。(a)DAB染色檢測(cè)ROS積累量；(b-d)葉片中介導(dǎo)水稻抗性中依賴于JA途徑相關(guān)基因的表達(dá)；(e-f)葉片中介導(dǎo)水稻抗性中依賴于SA途徑相關(guān)基因的表達(dá)；(g)葉片中PR基因的表達(dá)。