一种提高水稻抗热胁迫能力和/或产量的方法

本发明属于水稻基因工程。更具体地，涉及一种提高水稻抗热胁迫能力和/或产量的方法。

背景技术：

1、温度的升高影响了水稻等对热量较为敏感的作物的生长和繁殖，给农业生产构成了巨大威胁。

2、热胁迫(heat stress，hs)是指环境温度升高超过最佳生长温度，对植物产生不利影响。热胁迫的不利影响因植物种类、品种和物种内的发育阶段而异。作为固着生物，水稻在经历热胁迫时无法移动到有利的环境中，而温度又是制约水稻产量和质量的主要环境因素之一。因此，亟需挖掘与水稻抗热胁迫能力相关的蛋白和基因，阐明水稻对热胁迫反应的基本应激机制，培育耐热水稻品种。

技术实现思路

1、本发明提供了一种提高水稻抗热胁迫能力和/或产量的方法。

2、本发明的第一个目的是提供一种提高水稻抗热胁迫能力和/或产量的方法。

3、本发明的第二个目的是提供所述osmyb30蛋白或编码osmyb30蛋白的基因在提高水稻抗热胁迫能力中的应用。

4、本发明的第三个目的是提供所述osmyb30蛋白或编码osmyb30蛋白的基因在提高水稻产量中的应用。

5、本发明的第四个目的是提供阻断或抑制所述osmyb30蛋白表达的产品在提高水稻抗热胁迫能力中的应用。

6、本发明的第五个目的是提供阻断或抑制所述osmyb30蛋白表达的产品在培育抗热胁迫能力提高的水稻品种中的应用。

7、本发明的第六个目的是提供阻断或抑制所述osmyb30蛋白表达的产品在提高水稻产量中的应用。

8、本发明的第七个目的是提供阻断或抑制所述osmyb30蛋白表达的产品在培育产量提高的水稻品种中的应用。

9、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

10、本发明利用crispr/cas9基因编辑系统对水稻osmyb30基因进行突变，构建osmyb30蛋白功能缺失突变体株系并进行热胁迫发现，阻断osmyb30蛋白的表达可以显著提高水稻的抗逆性，提高其抗热胁迫能力。此外，阻断osmyb30蛋白的表达还可以提高水稻的结实率、每穗粒数和单株产量，进而提高水稻产量。

11、由此，本发明提供了一种提高水稻抗热胁迫能力和/或产量的方法，所述方法为：阻断或抑制水稻中osmyb30蛋白的表达。

12、本发明所述阻断osmyb30蛋白的表达是指阻断osmyb30蛋白的产生，所述抑制osmyb30蛋白的表达是指降低osmyb30蛋白的表达量。

13、具体地，本发明所述osmyb30蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

14、为阻断或抑制水稻中osmyb30蛋白的表达，可利用rna干扰技术对编码水稻osmyb30蛋白的基因进行表达抑制；或利用基因编辑系统使编码水稻osmyb30蛋白的基因的编码区产生少数碱基的插入、缺失或碱基转换等功能突变；或利用基因编辑技术删除编码水稻osmyb30蛋白的基因序列。

15、可选地，所述基因编辑系统是以crispr/cas9为基础的基因编辑系统。

16、可选地，编码所述osmyb30蛋白的基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

17、作为其中一种可选的实施方式，所述阻断或抑制水稻中osmyb30蛋白的表达的方法为：针对编码所述osmyb30蛋白的基因(或靶点序列)设计基于crispr/cas9的sgrna序列，将含有编码所述sgrna序列的dna片段连接到携带cas9表达盒的pcrispr/cas9载体中，转化水稻愈伤组织，实现对编码所述osmyb30蛋白的基因的定点突变，进而使osmyb30蛋白丧失功能。

18、具体地，sgrna识别的靶点序列符合5’-nx-ngg-3’或5’-nx-ntt-3’的序列规则；其中，n代表a、t、c、g中的任何一种，x为17～20之间的整数，nx表示x个连续的脱氧核糖核苷酸。

19、作为其中一种可选的实施方式，所述sgrna识别的靶位点的核苷酸序列如seq idno.3或seq id no.11所示。

20、除利用crispr/cas9基因组编辑技术外，还可以利用锌指核酸酶(zfns)或转录激活子样效应物核酸酶(talens)等基因编辑技术对编码所述osmyb30蛋白的基因进行突变。

21、具体地，本发明通过突变水稻中编码所述osmyb30蛋白的基因，获得osmyb30蛋白功能缺失突变体株系包括以下步骤：

22、s1.设计sgrna靶点序列和接头引物；

23、s2.构建含靶点序列片段的sgrna载体：合成接头引物，将接头引物变性后移至室温冷却完成退火；将退火后的引物对连接到酶切后的sgrna载体上，经pcr扩增和测序验证阳性质粒；

24、s3.构建含靶点序列片段的pcrispr/cas9载体：将含靶点序列片段的grna表达盒从grna上切下，然后连接到含cas9表达盒的pcrispr/cas9载体上；

25、s4.转化：将含靶点的pcrispr/cas9载体转化至水稻愈伤组织，经筛选、分化和生根成苗，鉴定阳性转基因植株；

26、s5.对突变位点的鉴定：提取阳性植株的dna，设计鉴定引物扩增提取的dna，经纯化后，测序，分析突变情况。

27、具体地，靶点序列为seq id no.3所示核苷酸序列时，所设接头引物的核苷酸序列如seq id no.4和seq id no.5所示。

28、具体地，靶点序列为seq id no.11所示核苷酸序列时，所设接头引物的核苷酸序列如seq id no.12和seq id no.13所示。

29、具体地，鉴定突变位点所用引物对如seq id no.6和seq id no.7所示。

30、具体地，所述水稻为粳稻。

31、更具体地，所述水稻为粳稻品种中花11。

32、本发明还请求保护所述osmyb30蛋白或编码osmyb30蛋白的基因在提高水稻抗热胁迫能力中的应用，所述应用是通过阻断或抑制水稻中osmyb30蛋白的表达实现的。

33、本发明还请求保护所述osmyb30蛋白或编码osmyb30蛋白的基因在提高水稻产量中的应用，所述应用是通过阻断或抑制水稻中osmyb30蛋白的表达实现的。

34、本发明还请求保护阻断或抑制所述osmyb30蛋白表达的产品在提高水稻抗热胁迫能力中的应用。

35、本发明还请求保护阻断或抑制所述osmyb30蛋白表达的产品在培育抗热胁迫能力提高的水稻品种中的应用。

36、本发明还请求保护阻断或抑制所述osmyb30蛋白表达的产品在提高水稻产量中的应用。

37、本发明还请求保护阻断或抑制所述osmyb30蛋白表达的产品在培育产量提高的水稻品种中的应用。

38、本发明具有以下有益效果：

39、本发明利用crispr/cas9基因编辑系统对水稻osmyb30基因进行突变，构建得到了osmyb30蛋白功能缺失突变体株系。对所得突变体株系进行热胁迫发现，阻断osmyb30蛋白的表达可以显著提高水稻的抗逆性，提高其抗热胁迫能力。此外，阻断osmyb30蛋白的表达还可以提高水稻的结实率、每穗粒数和单株产量，进而提高水稻产量。在此基础上，本发明还提供了一种提高水稻抗热胁迫能力和/或产量的方法，有利于水稻抗热胁迫能力和/或产量提高的水稻品种的培育。