本發(fā)明涉及生物基因和水稻抗旱,尤其涉及osacr8基因在選育提高水稻抗旱能力品種中的應用。
背景技術:
1、水稻是一種重要的糧食作物,被世界上一半的人口作為主食消費。快速變化的氣候模式影響了正常的農業(yè)生產力,威脅到全球糧食安全。據估計,世界上大約三分之一的耕地遭受干旱壓力,干旱脅迫下的水稻由于形態(tài)生理、生化和分子響應不足而表現出生長發(fā)育不良。因此,發(fā)掘調控水稻干旱響應相關基因,并闡明其調控機制,對于培育高效利用水資源的抗旱水稻具有重要意義。
2、水稻產量在干旱條件下受到極大威脅。干旱損傷水稻植株的形態(tài)生理,抑制了植株的生長發(fā)育。據報道,干旱脅迫對水稻產量的影響高達90%,這取決于干旱強度、持續(xù)時間和作物生長階段。作物植物傾向于避免、逃避、忍受和從干旱誘導的影響中恢復,這些現象統(tǒng)稱為抗旱性。有研究將植物應對干旱分為避旱、耐旱和干旱恢復,避旱是指植物的整個生長發(fā)育過程不與干旱逆境相遇,逃避干旱的危害。耐旱是指植物在缺水條件下通過維持生理和生化活動而使植物受到最小損害的先天能力。干旱恢復是指植物在暴露于極高水平的干旱脅迫和脫水后恢復代謝活動和恢復活力的能力。
3、acr蛋白在植物中高度保守,然而,它們的功能在很大程度上是未知的。在前人的研究基礎上,我們發(fā)現acr家族在植物非生物脅迫中發(fā)揮著重要的作用。在擬南芥中,植物激素和非生物脅迫對acr1到acr8的表達有差異調節(jié),其中,在脫落酸和鹽處理下,acr8mrna的穩(wěn)態(tài)水平顯著升高。acr9參與了對高葡萄糖(glc)濃度的幼苗早期生長發(fā)育和花青素生物合成的調控。acr9突變體對aba過敏,acr9可能作用于hxk1-snrk1信號模塊的上游,在高glc濃度下調節(jié)幼苗的早期發(fā)育。acr9也可能作為glc信號的抑制因子,獨立于hxk1-snrk1途徑抑制幼苗早期發(fā)育。acr11與fd依賴性谷氨酰胺氧戊二酸氨基轉移酶(fd-gogat1)相互作用并形成蛋白復合物。在acr11突變體中,fd-gogat酶活性顯著降低。acr11也相互作用并激活葉綠體谷氨酰胺合成酶2(gs2)。此外,acr11還參與調節(jié)活性氧的產生和水楊酸相關的免疫反應。
4、總體而言,盡管一些報道表明acr家族與植物脅迫反應有關,但osacr基因在水稻非生物脅迫的反應中的作用尚不清楚。
技術實現思路
1、為克服相關技術中存在的問題,本發(fā)明的目的是提供osacr8基因在選育提高水稻抗旱能力品種中的應用。osacr8對提高水稻抗旱性具有重要意義,可以作為水稻抗旱性改良的新靶點。
2、osacr8基因在提高水稻抗旱能力的應用,所述osacr8基因的核苷酸序列如seq?idno:1所示,所述osacr8基因的編碼蛋白的氨基酸序列如seq?id?no:2所示。
3、一個實施例中,通過所述osacr8基因突變,得到的突變體水稻osacr8,抗旱能力增強。所述突變體水稻osacr8抗旱能力的提高為應對營養(yǎng)土壤脫水、泥土脫水和peg引起的干旱脅迫時,提高植物存活率。
4、本發(fā)明中,所述突變體水稻osacr8抗旱能力的提高為應對水稻peg引起的干旱脅迫時,所述osacr8基因突變體水稻植株osacr8葉片關閉更多的氣孔,減少水分流失;葉片減少過氧化氫和超氧陰離子的積累;提高脯氨酸含量、可溶性糖含量和降低丙二醛含量。
5、在本發(fā)明較佳的技術方案中,所述突變體水稻osacr8通過基因編輯技術敲除水稻的osacr8基因,或者使用基因編輯技術在osacr8基因的編碼區(qū)位置產生一個或一個以上的脫氧核苷酸突變得到。
6、在本發(fā)明較佳的技術方案中,所述水稻為粳稻。
7、在本發(fā)明較佳的技術方案中,所述粳稻為中花11。
8、本發(fā)明的有益效果為:
9、(1)本發(fā)明利用pcr的方法從水稻中克隆出osacr8基因(所對應基因座位號與ricegenome?annotation?project中公布的loc_os08g42100相對應)。osacr8基因對提高水稻抗旱性具有重要意義,可以作為水稻抗旱性改良的新靶點。
10、(2)與野生型比,osacr8基因突變體水稻osacr8在營養(yǎng)土壤干旱脅迫、泥土干旱脅迫與peg模擬干旱脅迫后的存活率顯著的高于野生型植株,osacr8基因過表達植株oe-osacr8的存活率顯著的低于野生型植株。由此推斷,osacr8負調控水稻干旱抗性。
11、(3)osacr8基因突變體水稻osacr8能夠提高水稻對peg引起的干旱脅迫的抗性,葉片關閉更多的氣孔,減少水分流失。
12、(4)osacr8基因突變體水稻osacr8能夠在peg引起的干旱脅迫時,減少過氧化氫和超氧陰離子的積累。
13、(5)osacr8基因突變體水稻osacr8能夠提高植物對peg引起的干旱脅迫的抗性,提高脯氨酸含量、可溶性糖含量和降低丙二醛含量。
14、可見,osacr8基因是一個潛在的負調控水稻抗旱機制研究的候選新靶點。
1.osacr8基因在選育提高水稻抗旱能力品種中的應用。
2.根據權利要求1所述的osacr8基因在選育提高水稻抗旱能力品種中的應用,其特征是,所述osacr8基因的核苷酸序列如seq?id?no:1所示所述osacr8基因的編碼蛋白的氨基酸序列如seq?id?no:2所示。
3.根據權利要求1所述的osacr8基因在選育提高水稻抗旱能力品種中的應用,其特征是,通過所述osacr8基因突變,得到突變體水稻osacr8。
4.根據權利要求1所述的osacr8基因在選育提高水稻抗旱能力品種中的應用,其特征在于,所述突變體水稻osacr8通過基因編輯技術敲除水稻的osacr8基因,或者使用基因編輯技術在osacr8基因的編碼區(qū)位置產生一個或一個以上的脫氧核苷酸突變得到。
5.根據權利要求1-任一項所述的osacr8基因在選育提高水稻抗旱能力品種中的應用,其特征在于,所述水稻為粳稻。
6.根據權利要求5所述的osacr8基因在選育提高水稻抗旱能力品種中的應用,其特征在于,所述粳稻為中花11。