[發明專利]水稻轉錄因子OsbZIP13及其編碼序列的應用

在審

• 申請號: 202310435152.3
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116590337A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 夏快飛;張明永;李銘康;曾璇
• 申請（專利權）人: 中國科學院華南植物園
• 主分類號: C12N15/84
• 分類號: C12N15/84;C07K14/415;C12N15/29;C12N1/21;A01H5/00;A01H6/46;C12R1/01
• 代理公司: 廣州廣典知識產權代理事務所(普通合伙) 44365
• 代理人: 萬志香;袁曉昕

本發明提供了一種水稻堿性亮氨酸拉鏈轉錄因子OsbZIP13及其編碼基因在調控植物抗旱脅迫中的應用，其編碼的氨基酸序列如SEQ?ID?NO.1所示，其cDNA全長序列如SEQ?ID?NO.2所示，本發明OsbZIP13基因屬于堿性亮氨酸拉鏈轉錄因家族，受到干旱脅迫抑制表達，表明了OsbZIP13基因在水稻具有響應干旱脅迫的作用。通過轉基因的方法對OsbZIP13基因分別進行過表達和基因敲除，伴隨著OsbZIP13的功能缺失，水稻耐旱能力減弱。因此可將水稻OsbZIP13基因和相應蛋白應用于農作物的基因工程遺傳育種，培育耐旱的作物品種，降低全球氣候變化導致的異常干旱對糧食作物帶來的安全危害，并對其它作物的干旱耐受性相關研究具有重要參考意義。

技術領域

本發明涉及植物基因工程領域，具體涉及水稻轉錄因子OsbZIP13及其編碼在調控植物抗旱脅迫中的應用。

背景技術

水稻是世界上重要的糧食作物之一，目前全世界超過50％的人口以大米為主食。由于全球氣候變暖及環境破壞加劇導致的干旱脅迫已成為影響農作物生長和產量的重要因素。在過去10年內，由于干旱導致作物減產所造成的經濟損失遠高于其它病害等造成的經濟損失的總和。因此，對于耐旱分子作用機制研究及新品種的分子選育一直是熱點研究領域。水稻由于擁有較小的基因組、具有完整的基因組測序以及有效的遺傳轉化技術和巨量的遺傳信息，是一種典型的模式植物，并為單子葉植物的研究提供了良好研究基礎。

植物對外界干旱脅迫的響應是一個復雜且高效的信號轉導過程。以往大量的研究熱點集中于各種轉錄因子(DREB、NAC、bZIP、鋅指蛋白基因、MYB、WRKY、TIFY等)和一些功能性蛋白(LEA等)在干旱脅迫中的生物學功能，并分離鑒定了很多與耐旱相關的基因。這些基因能有效的改善植物的耐旱性，從而增加農作物在干旱條件下的產量。bZIP轉錄因子普遍存在于真核生物細胞內，廣泛參與了植物生長發育及各種生物、非生物逆境脅迫過程。

堿性亮氨酸拉鏈(bZIP)是在植物應激反應和激素信號轉導中具有重要作用的一個轉錄因子家族。已經證實bZIP蛋白存在于所有真核生物中，包括酵母、脊椎動物和植物。人類有56個bZIP蛋白。擬南芥中大約有100個bZIP序列在其基因組中被預測并被分為10個亞家族。而在水稻中總共有89個bZIP基因，被分為11組。bZIP蛋白由保守的bZIP結構域定義，bZIP結構域的長度為60至80個氨基酸。bZIP蛋白結構呈L型，具有2個結構域，包括高度保守的DNA結合堿性區和更多樣化的亮氨酸拉鏈二聚化區，通常以二聚體或者四聚體的形式發揮作用，堿性區具有個氨基酸殘基。最引人注目的基本區域是存在不變的N-x7-R/K基序。亮氨酸拉鏈由Leu的七肽重復組成，由重復的基序組成幾種氨基酸或其他疏水性氨基酸的模式。由于其獨特的氨基酸組成，Leu拉鏈傾向于在每個七肽中形成具有2個螺旋匝的兩親性螺旋。大多數bZIP蛋白顯示對ACGT基序的高結合親和力，其包括CACGTG(G盒)，GACGTC(C盒)，TACGTA(A盒)，AACGTT(T盒)和GCN4基序，即TGA(G/C)TCA。少量的bZIP因子如OsOBF1也可以識別回文序列。然而，其他，包括LIP19，OsZIP-2a和OsZIP-2b，不結合DNA序列。相反，這些bZIP蛋白與其他bZIPs形成異二聚體來調節轉錄活性。很多bZIP蛋白，如OsbZIP52/RISBZ5，OsAREB1/OsABF2，OsABI5/OREB1，OSBZ8能與ABA反應元件ABRE結合調控ABA依賴性基因的表達參與植株對非生物脅迫的應激過程。

bZIP蛋白形成轉錄的超家族是介導植物脅迫反應的因子。目前bZIP蛋白在多種生物非生物逆境脅迫過程中起作用，包括病原體防御、多種非生物脅迫的應答、種子的萌發和發育、衰老和對水楊酸、茉莉酸和脫落酸信號響應過程等。這些轉錄因子可能通過水楊酸途徑參與了水稻的生物脅迫或者通過ABA途徑在多種生物、非生物脅迫過程中起著重要作用，且不同的bZIP蛋白的生物學功能不同。

發明內容

基于此，本發明的目的是提供水稻轉錄因子OsbZIP13及其編碼基因在調控植物抗旱脅迫中的應用。