水稻胰蛋白酶抑制剂OsBBTI13及其编码基因和应用

本发明涉及植物基因工程领域，具体地说，涉及一种水稻胰蛋白酶抑制剂osbbti13及其编码基因和应用。

背景技术：

1、光周期是环境信号之一，控制着动物、植物，包括真菌的许多发育反应。在大多数植物中，通常从营养生长到开花的转变是由环境因素控制的，光周期在成花过程中起着至关重要的作用，它使许多物种的活力与季节的变化同步。关于植物对光周期反应的分子机制方面主要包括叶片的光信号，昼夜节律的夹带，以及产生一个在植物中传播的移动信号等。在受光周期控制的植物中，开花、块茎形成和芽形成只是许多不同反应中的一小部分。对于控制这些反应的已知分子机制的比较表明，虽然相互之间存在共同点，但这些反应之间在调节机制上差异表现显著。对于大多数植物来说，光周期对其开花转变非常重要的。开花是影响植物适应性和生产力的一个最为重要过程之一，对于它的作用机理的揭示，不仅对水稻的开花和生育期，而且对水稻的形态、最终产量和耐逆性可能都将产生重大的影响。

2、水稻是一种短日（sd）植物，即在sd条件下加速开花，介导日照反应。与拟南芥类拟，水稻光周期途径的遗传途径是保守的。水稻品种开花时间的多样性主要是由于开花基因等位基因的差异及其相互作用。光周期调控途径是控制水稻开花的关键，其中成花基因hd3a和rtf1为核心，受上游hd1依赖、ehd1依赖以及hd1和ehd1独立途径的调控。水稻中hd1在sd条件下促进开花，而在ld条件下抑制开花。osgi转录受昼夜节律时钟控制，显示出一种节律性表达模式，在光周期结束时达到高峰，类似于拟南芥。osgi的突变除了影响hd1外，还影响一大组水稻基因，约75%的水稻转录本在一个白天的过程中显示出突变水平的改变。ghd7编码cct（co，co-like，和cab1）结构域蛋白，通过分析开花时间的自然变化来分离，同时ghd7影响ehd1和hd3a转录物的水平，但不影响hd1 mrna的水平。在ld条件下，ghd7抑制ehd1、hd3a和rft1，从而延迟开花。总之，水稻中存在两条独立的开花途径：保守的hd1-hd3a途径和独特的ghd7-ehd1-hd3a/rft1途径，这两条途径可以整合环境光周期信号来控制开花。水稻作为长日照植物，其相关的调控其开花网络途径及基因很少见。目前研究表明植物中有91个bowman-birk 基因，多数分布于水稻、大麦、玉米、大豆、花生、刺桐等开花植物，主要功能研究集中在对昆虫的抗性、植物生长发育和植物逆境胁迫响应方面。本研究通过前期的基因信息挖掘，首次克隆获得了一个水稻bowman-birk家族基因bbti13，已在水稻中完成了光周期调控的功能验证，结果表明rnai-bbti13干扰载体转化的水稻与野生型相比表现提早开花，生育期明显缩短，抗冷性提高。这将为水稻品种分子设计及遗传改良奠定重要的理论指导意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水稻胰蛋白酶抑制剂osbbti13及其编码基因和应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明首先提供了一种水稻胰蛋白酶抑制剂osbbti13，所述水稻胰蛋白酶抑制剂osbbti13的氨基酸序列如seq id no.1所示。

4、本发明进一步提供了一种编码上述的水稻胰蛋白酶抑制剂osbbti13的基因，所述基因为 osbbti13， osbbti13基因的核苷酸序列如seq id no.2所示。

5、本发明还提供了一种植物干扰表达载体，所述植物干扰表达载体包含上述的 osbbti13基因；所述植物干扰表达载体的起始载体骨架为ptck303。

6、本发明还提供了一种农杆菌菌株，所述农杆菌菌株包含上述的植物干扰表达载体。

7、本发明还提供了上述的 osbbti13基因在构建生育期提前/产量提高/抗冷性提高的水稻方面的应用。

8、本发明还提供了一种提前水稻生育期/提高水稻产量/提高水稻抗冷性的方法，所述方法为：对水稻的 osbbti13基因进行沉默，抑制 osbbti13基因的表达水平。

9、本发明还提供了一种用于构建生育期提前/产量提高/抗冷性提高水稻的试剂盒，所述试剂盒含有可沉默水稻 osbbti13基因的试剂，以抑制 osbbti13基因的表达水平。

10、本发明的有益效果在于：

11、本发明通过提取水稻总rna，反转录成cdna，以cdna为模板进行pcr扩增获得如seqid no.2所示的 osbbti13基因的cds序列，其编码的氨基酸序列如seq id no.1所示，本发明将所述的cds序列正反向分两步先后构建到植物干扰表达载体ptck303的ubiquitin启动子的下游和rice intron的下游，转化水稻，筛选得到转基因水稻阳性植株。结果表明，rnai干扰表达 osbbti13基因不仅可以明显促进水稻抽穗期提早，生育期缩短，而且能够在20℃相对低温条件下仍然为早熟。由于水稻生育期是育种中的一个重要目标性状，生育期的调节，不仅关系到品种对光温资源的利用程度，而且还关系到产量潜力的发挥，尤其在特定的生态区域，品种生育期直接决定其适应性大小。因此， osbbti13基因有望解决水稻早熟增产问题，而且还可能在各种园艺植物、药用植物和经济作物，解决引种和适应性问题。

技术特征：

1.一种水稻胰蛋白酶抑制剂osbbti13，其特征在于，所述水稻胰蛋白酶抑制剂osbbti13的氨基酸序列如seq id no.1所示。

2.一种编码权利要求1所述的水稻胰蛋白酶抑制剂osbbti13的基因，其特征在于，所述基因为osbbti13，osbbti13基因的核苷酸序列如seq id no.2所示。

3.一种植物干扰表达载体，其特征在于，所述植物干扰表达载体包含如权利要求2中所述的osbbti13基因。

4.根据权利要求3所述的植物干扰表达载体，其特征在于，所述植物干扰表达载体的起始载体骨架为ptck303。

5.一种农杆菌菌株，其特征在于，所述农杆菌菌株包含如权利要求3所述的植物干扰表达载体。

6.如权利要求2中所述的osbbti13基因在构建生育期提前/产量提高/抗冷性提高的水稻方面的应用。

7.一种提前水稻生育期/提高水稻产量/提高水稻抗冷性的方法，其特征在于，对水稻的osbbti13基因进行沉默，抑制osbbti13基因的表达水平。

8.一种用于构建生育期提前/产量提高/抗冷性提高水稻的试剂盒，其特征在于，所述试剂盒含有可沉默水稻osbbti13基因的试剂，以抑制osbbti13基因的表达水平。

技术总结
本发明公开了一种水稻胰蛋白酶抑制剂OsBBTI13及其编码基因和应用。水稻胰蛋白酶抑制剂OsBBTI13的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示，其编码基因OsBBTI13的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示。将日本晴水稻OsBBTI13基因干扰表达后，转化植株在长日照、短日照条件下均表现出生育期缩短现象，且在短日照条件下产量明显提高；此外，转化植株还对低温表现出更好的适应性，在20℃低温条件下表现出生育期提早现象。因此通过沉默OsBBTI13基因可以培育早熟高产抗冷水稻新品种，具有良好的市场前景和经济价值。

技术研发人员：林智敏,方少忠,杨成龙,郑益平
受保护的技术使用者：福建省农业科学院生物技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12