水稻基因bsk3的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水稻基因BSK3的应用，属于基因工程技术领域。
【背景技术】
[0002]BSKs属于胞内类受体激酶家族蛋白，由激酶域和TPR结构域组成。BSKs家族蛋白的功能于2008年首先在双子叶植物拟南芥中发现，主要作用是正调油菜素内酯信号通路，接收上游受体蛋白BRIl的信号并传递到下游磷酸酶BSUl。之后陆续在拟南芥中发现BSKs蛋白参与了抗病，抗盐的生物和非生物胁迫。但是对于单子叶模式作物水稻来讲，对于胞内类受体蛋白激酶家族的耐性的研宄还处于空白，此外水稻BSKs的功能未见研宄报道。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种水稻基因BSK3的应用。
[0004]本发明的目的是这样实现的。BSK3基因的核苷酸序列如序列表中序列I所示，其氨基酸序列如序列表中序列2所示。
[0005]本申请人通过实验证明水稻BSK3 C端TPR结构域能够抑制自身的功能，因此将包含激酶域的N端390个氨基酸(N390)作为高表达水稻BSK3来观察作物耐热和产量的农艺性状。实验证实，过表达N390后，明显增加了植物对高温的耐受性和种子大小。此外，实验发现，蛋白N端起第215位氨基酸Ser是BSK3上保守的磷酸化位点，将其点突变为Glu后，过表达在缺失突变体中同样明显增加了叶夹角角度和种子大小，以上结果对于解释水稻作为耐热和高产作物具有重要意义。
[0006]为此，本发明得出以下结论:编码的BSK3激酶域的蛋白表达量升高或者将其N端第215位Ser转变为Glu之后，增加了水稻的种子大小和千粒重；提高BSK3的激酶域的蛋白表达量可以明显提高水稻对热的耐受力，可用于农作物耐热、高产品种的培育。
[0007]本发明取得的有益效果如下:本发明利用水稻基因BSK3来提高植物的耐热性和产量，在水稻中提高这一基因的表达水平，可以提高植物的种子大小和在热激条件下的存活率，上调下游热激蛋白的表达量，从而提高植株的产量和耐热性。
【附图说明】
[0008]图1是N390过表达植物基础耐热性的表型观察。
[0009]图1中:(1)图显示的是野生型和N390过表达植物的热激前的生长表型比较。(2)图显示的是野生型和N390过表达植物在45 °C水浴下热激15分钟，恢复7天后的表型观察。
(3)图显示的突变体和过表达植物在热激前后N390蛋白的表达量观察。上图表示的蛋白表达情况，下图丽春花红染色表示上样量。(4)图显示(2)图中植物的存活率统计结果。
[0010]图2是野生型和过表达植物中热激蛋白和叶绿素含量的比较。
[0011]图2中:(1)图显示的是45°C热激15分钟条件下，热激蛋白17.9和70在野生型突变体中不同热激时间下的转录水平表达，微管蛋白作为内参。(2)图显示的是野生型和过表达植物中热激恢复后叶绿素含量的变化。
[0012]图3是N390蛋白表达后基因对种子表型的观察。
[0013]图3中:(I)图是野生型、过表达植物、缺失突变体和亦2-4直物的种子表型观察。
(2)图中是(I)图中植物的千粒重统计。
[0014]图4是N端第215个Ser突变成Glu后(N390-S215E)后植物生长的表型观察。
[0015]图4中:(I)图显示的是N390-S215E过表达到亦2的植物生长表型观察。转基因后明显增加了植物的叶夹角角度，增加了植物的光和效率。(2)图显示的是N390-S215E过表达到亦2-1中的种子表型观察。过表达-202和28分别表示不同的转基株系，标尺表示I厘米。
【具体实施方式】
[0016]以下实施例用于说明本发明。
实施例
[0017]1、N390过表达对提高植物的耐热性实验
用弓I 物 N39 0-F: CACCATGGGCGGGCGCGTGTCCAAG 和 N3 90 -R:GTTCAATGTATCTTGCATTTGATTGGTCCAC 进行 PCR 扩增得到水稻 BSK3 (基因号:LOC_0s04g58750)基因激酶域编码的N端390个氨基酸的核苷酸片段，用35S的强启动子过表达在野生型中获得过表达植物。将野生型和过表达种子种在28°C弱光萌发4天后，移入Hoagland培养基中，16L/8D的光周期下，28°C生长7天后，45°C水浴热激15分钟后，将植物重新放入16L/8D的光周期下，28°C恢复7天后照相。
[0018]2、突变体对热激蛋白和叶绿素含量的影响
种子种在28°C弱光萌发4天后，移入Hoagland培养基中，16L/8D的光周期下，28°C生长7天后，45°C水浴热激处理，定量PCR分析热激蛋白17.9和70。如图4所示，热激蛋白17.9和70均受热激诱导，植株在正常生长条件下不表达，热激处理后开始表达，而过表达中上调的水平远高于野生型，与植物的耐热性提高相对应。热激处理的野生型和过表达植物恢复7天后，用80%的丙酮抽提叶绿素，分光光度计分别测量叶绿素a和b，然后统计总叶绿素含量。
[0019]3、N390基因调节水稻种子的大小实验
转基因过程中得到了共抑制的植物，植物中BSK3的表达量降低，即缺失突变体。突变体对照为已发表的水稻BRIl的缺失突变体亦2-么突变体种子变小。转基因植物拿到纯合体后，在室外大田与野生型和￠/价同种植，并统计产量相关性状。
[0020]4、S215E调节水稻种子的大小和株型实验
用引物 N390-S215E-F:GAGATGGTAAAAGCTACGAAACCAATCTGGCGTTTA 和 N390-S215E-R:TAAACGCCAGATTGGTTTCGTAGCTTTTACCATCTC进行PCR扩增得到N390-S215E，用35S的强启动子过表达在亦2中获得过表达植物。过表达植物单株植物的叶夹角较对照明显变大，增加了植物的光合效率，此外，过表达后植物的种子变大。
[0021]以上实施例证实，利用水稻BSK3基因，在水稻中提高这一基因的表达水平，可以提高植物的种子大小和在热激条件下的存活率，上调下游热激蛋白的表达量，从而提高了植株的产量和耐热性，因此可用于农作物高产、耐热品种的培育。
【主权项】
1.一种水稻基因BSK3的应用，其特征是编码的BSK3激酶域的蛋白表达量升高或者将其N端第215位Ser转变为Glu，增加水稻的种子大小和千粒重；提高BSK3的激酶域的蛋白表达量，提高了水稻对热的耐受力，用于农作物耐热、高产品种的培育。
【专利摘要】本发明公开了水稻中一种胞内类受体激酶BSK3基因的应用。利用此基因提高植物的产量和抗热性的方法。本发明所使用的水稻BSK3基因其核苷酸序列是序列表中序列1中的DNA序列；其所编码的氨基酸序列是序列表中序列2氨基酸残基序列。实验证明，将上述基因在水稻中过表达后，可以提高植物的产量和在热激条件下的存活率，并提高下游热激蛋白的表达量，从而提高植株的耐热性。在利用分子育种提高农作物高产和抗热上有重要作用。
【IPC分类】A01H5-00, C12N15-29, C07K14-415
【公开号】CN104531720
【申请号】CN201410832924
【发明人】汤文强, 张宝文
【申请人】河北师范大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月29日