OsOSR1基因在控制水稻环境耐受性中的应用

本发明属于作物基因工程，具体涉及ososr1基因在控制水稻环境耐受性中的应用。本发明采用臭氧熏蒸表型筛选鉴定方法，筛选到一个对臭氧敏感的突变体，由此克隆到一个调控水稻抗旱和/或耐高温的基因ososr1，通过生物基因功能验证表明其能够调控水稻干旱、高温以及干旱高温复合胁迫响应过程，植物生理实验表明osr1突变体与干旱高温敏感表型是紧密关联的，本发明证实了该基因的功能及其相关应用方法。

背景技术：

1、全球作物产量的增长速度已赶不上全球人口增长速度，而水稻作为全球一半人口的主食，近年的产量增长却不尽人意，加上全球气候变化剧烈，干旱、高温、盐碱等非生物胁迫频繁发生，全球粮食安全问题值得我们关注并重视。自然界中植物时时刻刻都面临着各种各样的逆境胁迫，对植物的生长繁育产生了严重影响。活性氧ros是植物信号传导过程中主要的信号分子，植物在面临外界刺激后，细胞内代谢水平出现扰动，产生活性氧(waszczak c,carmody m,j.reactive oxygen species in plantsignaling.annu rev plant biol.2018apr 29；69:209-236.)。臭氧是氧气的同素异形体，对流层中通过氮氧化物和挥发性有机化合物之间的复杂化学反应形成。由于人类活动的增加，特别是在一些城市和工业地区，对流层臭氧水平不断增加。对流层臭氧作为一种主要的空气污染物，影响了植物生长和生产力。臭氧进入植物细胞后会被分解为活性氧ros，如过氧化氢、超氧化物及氧自由基等，导致植物组织“氧爆发”，叶片产生黄褐斑。臭氧处理已经成为了研究者筛选植物ros信号传导过程中关键因子的手段之一，例如zhang l等发现白菜在高浓度臭氧暴露后，许多wrkys、jazs、mybs等可能参与了臭氧引起的ros爆发过程(zhangl,xu b,wu t,et al.transcriptomic analysis of pak choi under acute ozoneexposure revealed regulatory mechanism against ozone stress[j].bmc plantbiol,2017,17(1):236.)。

2、植物需要进化出一套精细的ros感知和信号传递通路。受体样激酶(receptor-like kinases，rlks)超家族是水稻中最大的基因家族之一。当生物体遭受逆境胁迫时，rlks的胞外结构域通过与配体相互作用参与感知胞外信号，细胞激酶结构域通过磷酸化下游靶标来传递信号，以调控相关信号通路，从而增强植物体对逆境的耐受能力(kimura s,waszczak c,hunter k,wrzaczek m.bound by fate:the role of reactive oxygenspecies in receptor-like kinase signaling.plant cell.2017apr；29(4):638-654.)。迄今为止，已有部分研究表面rlks在植物对非生物胁迫的耐受性中起着至关重要的作用，例如ossik1过表达的转基因水稻植株比对照植株在盐和干旱胁迫处理下具有更高的耐受性(ouyang sq,liu yf,liu p,lei g,he sj,ma b,zhang wk,zhang js,chensy.receptor-like kinase ossik1 improves drought and salt stress tolerance inrice(oryza sativa)plants.plant j,2010,62:316-329.)。但关于rlk如何通过调控ros信号来响应逆境胁迫的机制一直不清楚，水稻中通过遗传改良rlks蛋白来提高抗逆性的研究也很少。

3、本申请涉及的ososr1基因属于s结构域亚家族(sdrlks)成员，目前暂无关于ososr1改良水稻抗逆的研究。因此，我们从水稻中分离出ososr1基因，并鉴定它在水稻抗旱耐高温方面所发挥的功能，对于培育改良抗逆水稻品种将具有非常重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一个受体样激酶(rlks)超家族成员ososr1基因的应用，该基因控制水稻环境耐受性，所述的环境耐受性为抗旱和/或耐高温中的应用，所述的ososr1基因编码的蛋白为seq id no.2所示。

2、为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

3、ososr1属于s结构域亚家族(sdrlks)，因为其是臭氧熏蒸筛选出来的并对臭氧异常敏感，申请人将该基因命名为臭氧敏感类受体激酶1(ososr1)。本发明克隆鉴定到一个含ososr1基因的片段，该基因突变将导致水稻在干旱、高温或干旱高温复合胁迫条件下存活性降低，ros含量升高。

4、所述的ososr1基因为seq id no：1所示，编码的蛋白为seq id no：2所示。

5、本发明的保护范围包括：

6、水稻中ososr1基因在控制水稻环境耐受性中的应用，所述的ososr1基因编码的蛋白为seq id no.2所示，所述的环境耐受性为抗旱和/或耐高温。

7、以上所述的应用，具体为：

8、提高水稻中ososr1基因的表达量增强水稻环境耐受性；

9、具体是将提高水稻中ososr1基因表达量的物质导入水稻中，优选的，所述的物质为含有ososr1基因的核酸分子，或其表达框，重组载体，重组微生物。

10、降低水稻中ososr1基因的表达量减弱水稻环境耐受性；

11、敲除、抑制或者沉默水稻中ososr1基因来减弱水稻环境耐受性；以上所述的方法，只要ososr1蛋白功能缺失，即可达到减弱水稻环境耐受性的目的。

12、以上所述的减弱水稻环境耐受性，优选的，采取crispr-cas9敲除的方式，敲除的靶序列为ccaactggtacctaggaata，获得的水稻突变株，含有seq id no.3或seq id no.4所示基因。以上所述的ososr1基因，其优选的多核苷酸为seq id no.1所示。

13、与现有技术相比，本发明的优点在于：

14、申请人首次从水稻中分离出ososr1基因，并鉴定它在水稻抗旱耐高温方面所发挥的功能，对于培育改良抗逆水稻品种将具有非常重要的应用价值，该基因可用于培育抗旱耐高温作物新品种，将该基因敲除，可培育环境敏感的水稻品种。

技术特征：

1. 水稻中ososr1基因在控制水稻环境耐受性中的应用，所述的ososr1基因编码的蛋白为seq id no.2所示，所述的环境耐受性为抗旱和/或耐高温。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：提高水稻中ososr1基因的表达量增强水稻环境耐受性。

3.根据权利要求2所述的应用，所述的提高水稻中ososr1基因表达量的方式是将物质导入水稻中，所述的物质为含有ososr1基因的核酸分子，或其表达框，重组载体，重组微生物。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：降低水稻中ososr1基因的表达量减弱水稻环境耐受性。

5.根据权利要求4所述的应用，降低水稻中ososr1基因的表达量的方法为敲除、抑制或者沉默水稻中ososr1基因。

6.根据权利要求4所述的应用，是采取crispr-cas9的方式降低水稻中ososr1基因的表达量，敲除的靶序列为ccaactggtacctaggaata。

7. 根据权利要求1所述的应用，所述的ososr1基因为seq id no.1所示。

技术总结本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及OsOSR1基因在控制水稻环境耐受性中的应用。本发明采用臭氧熏蒸筛选等方法，克隆到一个控制水稻抗旱耐高温的基因OsOSR1，通过生物功能验证表明其能够提高水稻干旱耐高温能力，共分离检测实验表明osr1突变体与干旱和干旱高温敏感表型是紧密关联的，本发明证实了该基因的生物学功能及其应用途径和方法。技术研发人员：胡红红,代飚,叶培培,殷凯莉,谢卡斌受保护的技术使用者：华中农业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17