[發明專利]水稻胚乳發育相關基因OsHsp40-1及其應用

在審

• 申請號: 202211606028.0
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN116218869A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 魏祥進;胡培松;魯菲菲;焦桂愛;唐紹清;邵高能;謝黎虹;圣忠華;胡時開;王玲
• 申請（專利權）人: 中國水稻研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/84;C12N1/21;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 沈淵琪

本發明屬于植物基因工程和生物技術領域，公開了稻胚乳發育相關基因OsHsp40?1及其應用，其CDS序列如SEQ?ID?NO.1所示，其蛋白序列如SEQ?ID?NO.2所示，并公開了該基因在調控胚乳發育以及在提高水稻產量、品質中的應用。本發明首次發現并克隆了一個新的胚乳發育相關的熱激蛋白基因OsHsp40?1，利用基因編輯技術得到其功能缺失突變體。該基因突變后導致水稻種子胚乳發育異常，呈現不透明胚乳表型從而導致種子千粒重顯著下降。本發明還證實過表達OsHsp40?1能顯著增加水稻粒重、單株產量及降低稻米堊白粒率。該基因及其編碼蛋白可以用于調控水稻胚乳發育分子機理研究以及高產優質水稻遺傳改良。

技術領域

本發明涉及生物技術和植物基因工程技術領域，具體涉及OsHsp40-1基因在調控水稻胚乳發育以及提高水稻產量、品質中的應用。

背景技術

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全球超過半數以上的人口以稻米為主食。高產、優質、多抗以及適應機械化是水稻育種中的重要目標。目前，中國水稻的生產已經達到較高的水平，隨著社會的快速發展，人口數量的增加以及人們生活水平和消費水平的提高，人們對稻米產量和品質的要求也與日俱增。胚乳是水稻籽粒的主要的儲能器官，胚乳中的主要成分為淀粉，主要通過一系列酶促反應把前體物質ADP葡萄糖(ADPG)最終轉變成淀粉。胚乳發育的好壞，不僅影響種子的大小，還決定著稻米的品質。水稻籽粒大小和胚乳中淀粉含量對稻米的產量和品質具有決定性影響，然而它們的相關調控機制仍然不是很清楚。

HSP40作為熱激蛋白家族中的一類，又稱為DnaJ蛋白或J蛋白。HSP40參與蛋白質的折疊、解折疊、向特定細胞器運輸和調節蛋白復合物解聚(Craig?and?Marszalek,How?doJ-Proteins?get?Hsp70?to?do?so?many?different?things？Trends?in?BiochemicalSciences，2017，42:355-368.)。水稻中的HSP40家族蛋白研究廣泛，水稻葉綠體發育過程中鑒定到OsDjA7/8突變體，OsDjA7/8突變后葉綠體發育異常，無法正常合成葉綠體，整株表現出白化表型(Zhu?etal.,2015)。葉片大小是影響作物產量的重要農藝性狀之一，OsHSP40還參與了水稻葉片大小調控(Wang?et?al.,Leaf?Mutant?7Encoding?Heat?Shock?ProteinOsHSP40?Regulates?Leaf?Size?in?Rice，Int.J.Mol.Sci，2022.)研究增殖細胞和抗原蛋白OsPCNA時，找到其互作蛋白OsDNAJ，通過H2O2和UV誘導發現OsDNAJ可以被誘導表達，表明OsDNAJ可能參與脅迫條件下細胞增殖調控(Yamamotoet?al.,Interaction?betweenproliferating?cell?nuclear?antigen(PCNA)and?a?DnaJ?induced?by?DNA?damage.JPlant?Research，2005，118:91-97.)。水稻DnaJ蛋白還參與了對稻瘟病抗性反應，如OsDjA6負向調控水稻對稻瘟病的抗性，OsDjA6?RNAi植株中WRKY45、NPR1和PR5顯著下調表達，ROS水平也顯著降低，稻瘟病菌接種結果顯示OsDjA6?RNAi植株的病斑面積顯著相對野生型(Zhong?et?al.,The?DnaJ?protein?OsDjA6?negatively?regulates?rice?innateimmunity?to?the?blast?fungus?Magnaportheoryzae.Mol?Plant?Pathol，2018，19:607-614.)。目前，尚未發現水稻熱激蛋白40在稻米品質、產量方面的研究以及OsHsp40-1基因的功能研究也未見報道。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計提供水稻胚乳發育相關基因OsHsp40-1及其應用的技術方案。

本發明具體采用以下技術方案實現：

本發明第一方面提供了水稻胚乳發育相關基因OsHsp40-1，該OsHsp40-1基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.1所示。