本发明涉及基因工程,尤其涉及oseil5基因在增强水稻热胁迫抗性中的应用。
背景技术:
1、全球气候变暖所导致的高温胁迫威胁到全球粮食安全,严重降低了作物的产量和品质。水稻(oryza sativa l.)作为至关重要的粮食作物,为世界上数以亿计的人口提供着主要的粮食来源。目前,农业栽培管理措施和农艺性状辅助选择育种是提升水稻耐高温能力的主要手段。然而,对于水稻响应高温胁迫的分子机制仍缺乏深入的了解,这导致在实际育种过程中,对于水稻耐高温性的遗传改良进展相对缓慢。
2、因此,深入揭示水稻响应高温胁迫的分子调控机制,并将这些分子模块应用于抗高温水稻品种的选育中,通过为水稻耐热性的遗传改良提供新的策略和方法,从而推动水稻产业的可持续发展,对全球粮食安全具有重要意义。
3、水稻对热应激的反应在生长和发育阶段呈现出不同的表型,高温胁迫下苗期水稻常表现出生长迟缓、分蘖减少、叶片枯黄等现象,对热胁迫最敏感的阶段是水稻发育阶段的孕穗期、抽穗期和开花期。水稻种子长期处于高温环境下会导致发芽潜力降低,发芽率和萌发后的幼苗活力下降。在分蘖期受到高温胁迫的水稻会出现如叶片萎蔫、叶片卷曲和枯黄的症状,有效分蘖数减少。高温胁迫对水稻生殖生长各个时期的关键功能同样产生了负面影响,包括早期花分生组织生长、配子的产生、开花和籽粒灌浆等。
4、据研究发现,除了调节植物的生长发育进程外,eil家族基因还通过各种途径参与植物对逆境胁迫的应答和对病原体感染的防御反应。水稻ein3/eil家族6个成员中,针对oseil1的功能研究最为深入,其次是oseil2和oseil6,但均未涉及水稻耐热性。
技术实现思路
1、本发明提供了一种oseil5基因在增强水稻热胁迫抗性中的新用途,为抗高温水稻品种的选育和遗传改良提供理论依据。
2、具体技术方案如下:
3、本发明提供了oseil5基因在增强水稻热胁迫抗性中的应用,所述oseil5基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
4、本发明先对两个开花期耐热性差异明显的水稻品种ht54与ht13进行高温处理,针对oseil基因家族,根据荧光定量pcr结果筛选出受高温诱导并且在两个品种幼苗中差异表达的基因oseil5,在此基础上,对oseil5参与水稻热胁迫应答的功能进行验证。
5、进一步地,所述应用的途径为通过增强oseil5基因的表达水平,提高水稻在热胁迫下的抗性。
6、进一步地,所述增强的方法包括:过表达oseil5基因。
7、本发明还提供了oseil5蛋白在增强水稻热胁迫抗性中的应用,所述oseil5蛋白的氨基酸序列如seq id no.3所示。
8、本发明还提供了oseil5基因在热敏感型水稻育种中的应用,所述基因工程菌包含有用于敲除oseil5基因的表达载体;所述oseil5基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
9、进一步地,所述表达载体为crispr/cas9基因编辑载体。
10、本发明还提供了基因工程菌在耐热型水稻育种中的应用,所述基因工程菌包含有过表达oseil5基因的表达载体;所述oseil5基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
11、本发明还提供了一种培育热胁迫抗性水稻的方法,包括:
12、(1)设计克隆oseil5基因的引物,构建到过表达载体;所述oseil5基因的核苷酸序列如seq id no.1所示;
13、(2)构建含步骤(1)所述过表达载体的农杆菌基因工程菌;
14、(3)将步骤(2)所述基因工程菌转化水稻,获得过表达oseil5基因的水稻植株。
15、本发明还提供了一种培育热敏感型水稻的方法,包括:
16、(a)设计oseil5基因的靶序列sgrna,构建水稻oseil5基因编辑的crispr/cas9载体;所述oseil5基因的核苷酸序列如seq id no.1所示;
17、(b)将所述crispr/cas9载体转入农杆菌感受态细胞中,获得含crispr/cas9载体的农杆菌;
18、(c)利用含crispr/cas9载体的农杆菌转化水稻,获得敲除oseil5基因的水稻植株。
19、进一步地,所述热胁迫的温度为40~50℃;优选的温度为45℃。
20、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
21、(1)本发明通过分子手段和构建水稻oseil5过表达和突变体植株,发现oseil5基因能够正调控水稻耐热性,在水稻中过表达oseil5可显著增强苗期耐热性,而突变体植株与野生型相比表现出热敏感性。
22、(2)本发明还通过一系列生理生化分析证实,oseil5基因可能通过影响氧化损伤和细胞膜受损程度在水稻苗期应对高温胁迫过程中发挥重要作用,从而增强水稻耐热性。
23、(3)本发明通过亚细胞定位和酵母自激活实验验证,确定oseil5存在于细胞核,具有转录自激活能力,证明其可能作为转录因子发挥功能。
24、(4)本发明鉴定了oseil5在水稻对热胁迫响应中发挥的功能,为耐高温水稻品种的选育提供了候选基因,对水稻的遗传改良提供理论和实践依据。
1.oseil5基因在增强水稻热胁迫抗性中的应用,其特征在于,所述oseil5基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
2.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述应用的途径为通过增强oseil5基因的表达水平,提高水稻在热胁迫下的抗性。
3.如权利要求2所述的应用,其特征在于,所述增强的方法包括:过表达oseil5基因。
4.oseil5蛋白在增强水稻热胁迫抗性中的应用,其特征在于,所述oseil5蛋白的氨基酸序列如seq id no.3所示。
5.oseil5基因在热敏感型水稻育种中的应用,其特征在于,所述基因工程菌包含有用于敲除oseil5基因的表达载体;所述oseil5基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
6.如权利要求5所述的应用,其特征在于,所述表达载体为crispr/cas9基因编辑载体。
7.基因工程菌在耐热型水稻育种中的应用,其特征在于,所述基因工程菌包含有过表达oseil5基因的表达载体;所述oseil5基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
8.一种培育热胁迫抗性水稻的方法,其特征在于,包括:
9.一种培育热敏感型水稻的方法,其特征在于,包括:
10.如权利要求1~7任一项所述的应用,其特征在于,所述热胁迫的温度为40~50℃;优选地,温度为45℃。