一種水稻抗旱蛋白OsWS1及其編碼基因和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于植物基因工程領(lǐng)域，具體涉及一種水稻抗旱蛋白OsWSl及其編碼基因 和用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 水稻（OryzasativaL)是世界和中國(guó)最重要的糧食作物之一，是世界一半以上 人口的主食，同時(shí)水稻也是耗水量最大的農(nóng)作物，中國(guó)水稻生產(chǎn)用水量占農(nóng)業(yè)用水總量的 65% 以上[MayraRodriguez，EduardoCanales，CarlosJ.Borroto,etal.Identification ofgenesinduceduponwater?deficitstressinadrought-tolerantricecultivar. JournalofPlantPhysiology，2006,163 :577_584.SasakiT，BurrB.International ricegenomesequencingprojoct：theeforttocompletelysequencethericegenome. CurOpinPlantBiol，2000,3(2) :138-141.]。隨著全球變暖趨勢(shì)的加劇，中國(guó)作為水資源 相對(duì)匱乏的國(guó)家，水短缺問(wèn)題日趨嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，干旱造成水稻的減產(chǎn)可超過(guò)其它因素所造 成減產(chǎn)的總和，嚴(yán)重影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)[胡標(biāo)林，李名迪，萬(wàn)勇，等.我國(guó)水稻抗早鑒定 方法與指標(biāo)研宄進(jìn)展.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2005,17(2) :56-60]。大量的事實(shí)也揭示我國(guó)地區(qū)干 旱化正在加劇，且增暖顯著。中國(guó)每年因缺水造成的糧食減產(chǎn)達(dá)50多億公斤，年均干旱受 災(zāi)面積達(dá)2637萬(wàn)hm2,因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1200億元。研宄水稻的抗旱機(jī)制，并篩選 出抗旱的水稻品種，不但對(duì)保障水稻生產(chǎn)具有重要意義，而且對(duì)提高水資源利用率具有重 要的指導(dǎo)意義。
[0003] 干旱脅迫在世界很多地區(qū)都有發(fā)生，損害生長(zhǎng)并嚴(yán)重制約作物產(chǎn)量，干旱影響作 物水分吸收、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸和代謝、光合作用以及光合產(chǎn)物的分配。自然界的所有植物都受 到干旱影響，從經(jīng)濟(jì)作物到大田作物、水生作物到旱種作物，從低等生物到高等生物都不同 程度的受到干旱影響。干旱能從種子萌芽開(kāi)始，影響植物的一生。
[0004] 水稻作為重要的大田作物，其生理生態(tài)、開(kāi)花結(jié)實(shí)、籽粒品質(zhì)都答受到干旱脅迫的 損害。干旱幾乎影響植物的所有生命活動(dòng)，然而植物已經(jīng)進(jìn)化出了一系列的抗旱機(jī)制，保證 在水分脅迫條件下，通過(guò)多種途徑提高其抗旱能力。例如：通過(guò)調(diào)節(jié)氣孔大小減少水分的散 失，產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)增加根系水分吸收，通過(guò)平衡細(xì)胞中的過(guò)氧化物維持植物的新陳代 謝，維持細(xì)胞膜的選擇透性，通過(guò)減少細(xì)胞生長(zhǎng)激素，增加抗逆激素使其抗旱能力增加。另 外，植物也能產(chǎn)生抗逆蛋白，增加植物的抗旱能力。植物一般通過(guò)三個(gè)相互作用的形式來(lái)響 應(yīng)干旱脅迫：一：引起一些基因表達(dá)的改變；二、產(chǎn)生或者降低一些蛋白的表達(dá)以直接響應(yīng) 干旱脅迫以減少對(duì)植株的損害；三、通過(guò)生理生化的變化以增強(qiáng)植株對(duì)干旱的耐受性。
[0005] 目前，水稻抗旱相關(guān)基因的克隆及轉(zhuǎn)基因已經(jīng)初見(jiàn)成效。最早與水稻抗旱相 關(guān)的轉(zhuǎn)基因植株由Xu等（XuD.P.DuanX.L.，WangB.Y.，etal.Expressionofalate embryogenesisabountantproteingene,HAVfrombaylerconferstolerancetowater efficientandsaltintransgenicrice.PlantPhysiology, 1996,110(1):249-257.)獲 得，他們把HVAI基因?qū)胨?，獲得大量轉(zhuǎn)基因植株。在干早脅迫下這些轉(zhuǎn)基因株系能保 持高的葉片相對(duì)含水量，生長(zhǎng)量降低小，且HVAI蛋白能保護(hù)細(xì)胞膜免受傷害，使其生長(zhǎng)速 率明顯優(yōu)于野生型對(duì)照，抗旱性增強(qiáng)。
[0006] DREB可以特異地與DRE順式作用元件結(jié)合，在植株遭受干旱逆境時(shí)，可以 激活脅迫誘導(dǎo)基因表達(dá)，使植株能夠耐受干旱脅迫的影響。目前研宄已證實(shí)DREB轉(zhuǎn) 錄因子家族中的OsDREBlA、OsDREBIB、OsDREBIC、OsDREBID和OsDREB2A能在干旱 脅迫時(shí)調(diào)控與植株生長(zhǎng)和光合能力有關(guān)基因的表達(dá)，從而提高植株的耐旱能力（Mao Donghai,ChenCaiyan,ColinearityandSimilar.ExpressionPatternofRiceDREBIs RevealTheirFunctionalConservationintheCold-ResponsivePathway.PLoS ONE, 2012, 7(10) :e47275)。sNAcl則是屬于NAM，ATAF和CUC困AC)家族的一個(gè)轉(zhuǎn)錄因， 在水稻中超量表達(dá)sNAcl，可以顯著提高植株在干旱逆境下的結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量（Honghong Hu,MingqiuDai,JialingYao,BenzeXiao,XianghuaLi,QifaZhang,LizhongXiong. OverexpressingaNAM,ATAF,andCUC(NAC)transcriptionfactorenhancesdrought resistanceandsalttoleranceinrice.PNAS,2006,103(35):12987-12992.)
[0007] 干旱脅迫過(guò)程中，調(diào)控基因編碼DREB、MYB/MYC、bZIP蛋白等轉(zhuǎn)錄因子，與其相應(yīng) 的干旱響應(yīng)靶基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件結(jié)合，激活基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)植株對(duì)千 旱逆境的適應(yīng)。功能性相關(guān)基因包括LEA蛋白（胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白）基因、通道蛋白 基因、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸、海藻糖、甜菜堿、多胺等）催化酶等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種可用于提高植物抗旱的0-酰基轉(zhuǎn)移酶OsWSl及 其編碼基因-抗旱基因OsWSl。
[0009] 本發(fā)明專利以水稻的一個(gè)新脂肪酸合成酶基因OsWSl為研宄對(duì)象，構(gòu)建OsWSl基 因超表達(dá)載體OsWSl-OE，采用農(nóng)桿菌EHA105介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法，將超表達(dá)載體導(dǎo)入正 常粳稻品種中花11，最后獲得OsWSl基因超表達(dá)的組培苗42株，作為對(duì)照的由正常粳稻 品種中花11愈傷分化的組培苗16株，都種于試驗(yàn)田。得到的T2,T3代OsWSl基因轉(zhuǎn)基因 植株較對(duì)照中花11，葉片中超長(zhǎng)鏈脂肪酸的含量增加，外表皮表面的蠟質(zhì)厚度增加，疣狀突 起變多，變厚，葉綠素流動(dòng)性和失水速率降低，植株對(duì)干旱的抗性顯著增加，說(shuō)明OsWSl基 因通過(guò)影響蠟質(zhì)的含量和結(jié)構(gòu)提高了植株抗旱的功能。通過(guò)RNAi技術(shù)構(gòu)建OsWSl基因干 涉表達(dá)載體pTCK303-0sWSl-RNAi，采用農(nóng)桿菌EHA105介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法，將干涉載體 pTCK303-0sWSl-RNAi導(dǎo)入正常粳稻品種中花11，最后獲得含有OsWSl基因干涉表達(dá)載體的 組培苗24株，PCR鑒定出11個(gè)株系為轉(zhuǎn)基因株系。在轉(zhuǎn)錄水平上檢測(cè)OsWSl基因的表達(dá) 量，發(fā)現(xiàn)T2，T3代轉(zhuǎn)基因植株中的RNAi植株中OsWSl基因的表達(dá)均顯著下降。且轉(zhuǎn)基因植 株葉片中的超長(zhǎng)鏈脂肪酸含量降低，外表皮表面的蠟質(zhì)變薄，疣狀突起變小，變少，葉綠素 流動(dòng)性和失水速率增加，植株對(duì)干旱的抗性顯著降低。
[0010] 本發(fā)明的0-?；D(zhuǎn)移酶OsWSl，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNO. 2所示。
[0011] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種抗旱基因OsWSl，其特征在于，其核苷酸序列如 SEQIDNO. 1 所示。
[0012] 含有上述抗旱基因OsWSl的表達(dá)載體。
[0013] 含有上述表達(dá)載體的工程菌。
[0014] 所述的工程菌優(yōu)選為大腸桿菌或農(nóng)桿菌。
[0015] 本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述抗旱基因OsWSl在控制植物對(duì)干旱耐受性中的 應(yīng)用。
[0016] 優(yōu)選，上述抗旱基因OsWSl在培育植物耐旱品種中的應(yīng)用。
[0017] 優(yōu)選，所述的植物包括單子葉植物和雙子葉植物。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的植物為水稻、小麥、玉米、黃瓜、番茄、楊樹、草坪草或苜蓿。
[0019] 本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供針對(duì)抗旱基因OsWSl的干涉片段，其特征在于，其核 苷酸序列如下：5'-TGATGITCTACTACATCACGCTGCGGCCGCCGACGGGGGAGGCGACCGCGITCTTCACGCT