[發明專利]一種提高植物低溫耐受性的RNA及其應用

有效

• 申請號: 202110653748.1
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113201549B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 李淑霞;程志號;趙平娟;于曉玲;鄒良平;彭明
• 申請（專利權）人: 中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/11;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/38
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 張新蕊

本發明提供了一種提高植物低溫耐受性的CRR2基因，其核苷酸序列如SEQID NO:1所示。本發明還提供了該CRR2基因對應轉錄的RNA及其應用。本發明的CRR2基因及其對應轉錄的RNA可特異地響應低溫脅迫反應。通過亞細胞定位分析表明其在細胞核、細胞質中均有定位。進一步將CRR2基因轉到木薯中，獲得木薯CRR2高表達株系，發現CRR2高表達株系對低溫脅迫更加耐受，存活率也大幅提高，同時，CRR2高表達株系中脯氨酸含量顯著提高，低溫處理后丙二醛(MDA)的含量顯著降低，表明CRR2和CRR2基因可以提高植物的低溫耐受性，將來利用其對植物進行遺傳改良，可為提高植物低溫耐受性提供有效的資源。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種提高植物低溫耐受性的RNA及其應用。

背景技術

木薯(Manihot esculenta)是全球重要的糧食和能源作物，其儲藏根含有豐富的淀粉，是全球熱帶、亞熱帶地區近8億人糧食的主要來源。我國主要為酒精和飼料原料，以及滿足國民食品多元化需求，自給率僅20％。栽培木薯在長期的進化和人工選擇過程中具有超常的光、熱、水資源利用率，單位面積的生物能產量高于幾乎所有其它栽培作物，具有高光效、耐干旱、耐貧瘠、低溫敏感的特點。然而，由于世界熱區多為發展中國家，針對熱帶作物木薯的科技投入和研究水平總體偏低。木薯產量、品質、抗逆性和適應性的重大基礎理論研究嚴重滯后，導致其產量、品質和抗性潛力沒有充分被挖掘。

在我國，木薯主要種植于廣西、廣東和海南等熱帶、亞熱帶省區，且大多為老少邊窮地區，年種植面積約600萬畝，鮮薯年產量約1000萬噸，每年需進口干片1500萬噸以上，可見需求缺口巨大。同時，由于生態環境的惡化，耕地面積減少、病蟲害、干旱、鹽堿、低溫等因素一直制約著木薯種植業的發展，這些因素每年造成的產量損失超過50％，使得國內木薯加工產業面臨原料匱乏的局面。從2005年開始，我國已成為世界第一大木薯進口國。要滿足國內市場的需求，需要繼續擴大木薯種植面積，改進育種和種植技術。因此開展木薯逆境適應的理論基礎研究，培育高產、抗逆木薯新種質，在滿足人民生活品多樣化需求和農民脫貧致富方面具有不可替代的作用。

木薯對低溫非常敏感，適宜生長在平均溫度18℃以上、全年無霜期至少8個月的地區，當氣溫低于15℃時其生長發育開始受到抑制，低于4℃時，頂端生長受抑制、植株萎蔫、莖桿壞死。如在薯塊形成后受低溫脅迫則導致塊根膨大和淀粉累積受限、產量下降。近年來，雖然木薯在云南、貴州、福建、江西、山東等省份有引種試種，但受限于低溫天氣的影響，耐低溫品種缺乏，種植面積難以擴大，農民增收有限。因此，開展耐低溫育種基礎性研究，培育耐低溫木薯品種，使木薯種植北移，滿足我國和世界能源工業對木薯原材料的需求，是我國木薯產業發展的迫切需求。

由于木薯耐低溫栽培品種十分匱乏，加之利用傳統的雜交育種方式存在育種周期長、雜交不親和、花期不遇等諸多因素的限制，造成目前耐低溫木薯品種的培育工作滯后。以往利用轉錄組分析及轉基因技術獲得了大量響應低溫脅迫，并在低溫脅迫下具備調控功能的蛋白質編碼基因，但是這些基因的高/低表達往往影響了木薯的產量和品質。本發明中使用的長鏈非編碼RNA是一種基因表達調控RNA，在木薯中過表達不影響植株正常的生長發育，但可以顯著提高木薯的抗低溫能力。因此，無論是以CRR2序列為候選標的，在木薯雜交群體中利用關聯分析進行定向育種；還是以CRR2高表達株系作為基礎材料，結合傳統雜交育種技術進行品種改良；或者利用先進的基因編輯體系將篩選標記剔除后直接用于新品種選育，都將顯著提高木薯抗逆育種的效率，縮短選育時間，為木薯抗逆品種選育提供基因資源和基礎材料。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種可提高植物低溫耐受性的RNA及其應用。

本發明的第一個方面是提供一種提高植物低溫耐受性的CRR2基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。