OsCRK35基因在控制水稻抗旱性中的应用

本发明属于植物基因工程，具体涉及oscrk35基因在控制水稻抗旱性中的应用。本发明采用候选基因筛选的方法，克隆到控制水稻抗旱基因oscrk35。运用crispr技术构建oscrk35突变体，共分离检测表明oscrk35突变体与干旱敏感表型是紧密关联的，证实了该基因的功能及应用途径。

背景技术：

1、植物在生长的过程中会受到诸多环境因素的影响，干旱、冷害和高温会导致农作物的大规模减产，在许多地区是农业发展的瓶颈。培育耐逆性的作物品种一直是农业科学技术研究的主要目标之一。为了抵抗或适应这些不利的因素，植物体感受细胞外环境条件的变化并通过多种途径将其传递到细胞内，会诱导表达一些应答基因，产生一些使细胞免受干旱、高盐、低温等胁迫伤害的功能蛋白和渗透调节物质以适应不利的生长环境(xiong等，cell signaling during cold,drought and salt stress.plant cell.14(suppl),s165–s183，2002)。而那些功能基因对环境做出反应的过程中能否正确表达受到了调控因子的精细调节。转录因子作为一种调控基因，当生物体感受逆境胁迫时，能调控一系列下游基因的表达，从而增强植物体对逆境的耐受能力，达到抵抗不良环境条件胁迫的效果。大多数类型的转录因子都参与了植物的非生物逆境应答反应，包括ap2/erebp，bzip、hd-zip、myb、myc、nac和zinc finger类转录因子(yamaguch i-shinozaki k,shinozakik.transcriptional regulatory networks in cellular responses and tolerance tode hydration and cold stresses.annu rev plant biol,2006,57:781-803)。通过基因工程，部分逆境应答转录因子已经成功应用于水稻抗逆遗传育种。利用snac1培育的转基因水稻植株在大田干旱环境下能提高结实率30％左右，而在正常条件下产量不受影响且没有其他表型变化。转基因植株在营养生长期对干旱和高盐的抗性也显著提高(hu等.overexpressing a nam,ataf,and cuc(nac)transcription factor enh ances droughtresistance and salt tolerance in rice.proc natl acad sci u s a,2006,103:12987-12992)。这些抗逆转录因子是通过调控大量下游基因的表达来体现其功能。这些下游基因中往往含有参与信号转导和基因表达的调控蛋白，它们又进一步形成次级的调控网络。这些下游基因同样可以用于作物抗逆境的遗传改良。拟南芥中抗高温转录因子dreb2a的下游基因hsfa3同样可以提高转基因超表达植株对高温的抗性(yoshida等.functionalanalysis of an arabidopsis heat-shock transcription factor hsfa3 in the transcriptional cascade downstream of the dreb2a stress-regulatorysystem.biochem biophys res comm un,2008,368:515-21)。

2、植物对外界环境做出及时而精确的反应，除了相关转录因子，还有很多其他调控因子参与了逆境信号的感知与传递。蛋白激酶和蛋白磷酸酶介导的蛋白质可逆磷酸化是信号转导过程中发生的重要事件之一。在磷酸化作用中，蛋白激酶在底物上加上一个磷酸基团；而蛋白激酶酶通过去除底物的磷酸基团行使相反的功能。在一个酶上添加或去除一个磷酸基团一般会导致酶的激活或失活，正是通过这样的方式，蛋白激酶和蛋白磷酸酶在酶的活性调控中发挥着重要的作用，进而调控着酶参与的生物学过程。类受体蛋白激酶(rlks)定位于细胞质膜上，是一种含有氨基末端胞外结构域和羧基末端胞内激酶结构域的跨膜蛋白，通过其胞外结构域结合信号分子，激活胞内激酶结构域，从而完成信号的转导。其中，富含半胱氨酸类受体激酶(crks)的胞外结构域含有一个或两个duf26结构域，含有三个保守的半胱氨酸残基c-x8-c-x2-c。拟南芥含有46个crks，在植物生长发育的调节、气孔反应、激素的应答、病原菌的防御以及生物和非生物胁迫中发挥重要功能。本发明涉及的oscrk35基因属于水稻crks家族，目前尚没有与非生物逆境应答相关的水稻crks被报道。

3、水稻是重要的粮食作物和模式植物，在极端气候条件频发的今天，培育抗逆性增强的水稻具有重要的意义。鉴于oscrk35基因是富含半胱氨酸的类受体激酶，是否能提高水稻的抗逆性目前尚无相关报道。因此，从水稻中分离出oscrk35基因，并鉴定它在提高水稻抗逆性方面所发挥的功能，对于培育抗逆水稻新品种将具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供水稻中oscrk35基因在控制水稻抗旱性中的应用，所述的oscrk35基因编码的蛋白为seq id no.2所示。

2、本发明的另一个目的在于提供了水稻中oscrk35基因在创制抗旱水稻中的应用，所述的oscrk35基因编码的蛋白为seq id no.2所示。

3、为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

4、采用候选基因筛选的方法，申请人克隆到控制水稻抗旱性基因oscrk35，该基因属于crks蛋白家族。该基因的功能缺失会导致水稻在干旱条件下抗旱性减弱。所述基因编码的蛋白为seq id no.2所示，编码该蛋白的基因之一为seq id no.1所示。

5、本发明的保护范围包括：

6、水稻中oscrk35基因在控制水稻抗旱性中的应用，所述的oscrk35基因编码的蛋白为seq id no.2所示；

7、以上所述的应用，具体为：

8、提高水稻中oscrk35基因的表达量来提高水稻的抗旱性；

9、降低水稻中oscrk35基因的表达量来减弱水稻的抗旱性；

10、敲除、抑制或者沉默水稻中oscrk35基因的来减弱水稻的抗旱性。

11、以上所述的应用中，优选的，所述的敲除采用的是crispr/cas9系统，所述系统中grna的靶位点为靶位点1：ccggccagccgtggccgagc；靶位点2：tctacggcgtcatgctctgc。。

12、以上所述的应用中，crispr/cas9系统编辑后的抗旱性减弱的水稻，具有seq idno.3或seq id no.4所示多核苷酸。

13、水稻中oscrk35基因在创制抗旱水稻中的应用，所述应用具体为：将提高水稻中oscrk35基因表达量的物质导入水稻中；

14、以上所述的应用，优选的，所述的物质为含有oscrk35基因的核酸分子，或其表达框，重组载体，重组微生物；

15、所述的oscrk35基因为seq id no.1所示。

16、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、申请人首次披露水稻的oscrk35基因与水稻的抗旱性相关，该基因可转化包括水稻在内的多种植物，用于培育抗旱植物新品种。