水稻CDPK20基因及其在提高植物抗非生物胁迫中的用途

本发明属于农业生物，具体涉及水稻cdpk20基因及其在提高植物抗非生物胁迫中的用途。

背景技术：

1、水稻(oryza sativa l.)在全球范围内被视为最主要的粮食作物之一，为地球上近一半的人口提供了主要的食物来源。水稻起源于热带和亚热带地区，是一种偏好温暖气候的作物，对低温环境特别敏感。低温严重影响水稻发芽率和出苗率。近年来直播技术得到了广泛的应用，相较于传统的移栽技术，直播稻栽培技术具有成本低廉、操作简便等优势。然而，直播稻生产也面临着诸如田间出苗不佳、杂草滋生和易倒伏等问题。因此，种子的快速萌发对于确保直播稻田间的出苗至关重要。为此，挖掘调控水稻种子萌发的新基因，揭示其分子机制以及育种应用价值，将为推动直播稻生产提供重要的线索。

2、低温胁迫会使细胞膜的流动性降低，从而导致膜定位蛋白的活性或构象发生改变。ca2+是一种重要的第二信使，已被证明与植物对环境变化的适应有关。cdpk20(calcium-dependent protein kinase 20)编码一个钙依赖性蛋白激酶。在低温胁迫下，cdpk可作为钙信号传导途径的关键组分，感知胞内钙离子浓度的变化，从而将ca2+信号转化为蛋白质信号，进一步激活下游信号通路，调控植物对低温的响应。虽然cdpk一些家族成员被证明参与水稻耐冷性调控，然而，关于cdpk在水稻萌发期耐冷性调控中的作用仍未明确。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供水稻cdpk20基因及其在提高植物抗非生物胁迫中的用途，尤其是提高水稻萌发期耐冷性中用途。

2、为了实现上述之发明目的，本发明提供了水稻cdpk20蛋白或其编码核酸在提高植物对于非生物胁迫抗性中的应用。

3、进一步地，所述核酸包含seq id no：1所示的核苷酸序列或其简并序列，或所述核酸包含seq id no：3所示的核苷酸序列或其简并序列。

4、进一步地，所述cdpk20蛋白包含如seq id no：2所示的氨基酸序列。

5、进一步地，具体包括：(1)构建水稻cdpk20功能缺失的重组植物表达载体；(2)将所构建的重组植物表达载体转化到植物组织或植物细胞中；(3)培育筛选得到对非生物胁迫抗性提高的转基因植物。

6、进一步地，所述应用具体包括：(1)利用crispr技术构建水稻cdpk20功能缺失突变体载体；(2)将所构建的载体转化到受体植物(水稻)愈伤中；(3)培育筛选得到对萌发期逆境响应增强，优选为低温胁迫的转基因植物。本发明所述植物萌发期耐冷性的指标包括发芽率、发芽指数以及成苗率。

7、进一步地，所述的非生物胁迫包括低温胁迫，所述低温胁胁迫为萌发期的低温胁迫。

8、进一步地，所述的非生物胁迫包括低温胁迫。优选地，所述低温为低于12℃、11℃、10℃、9℃、8℃、7℃、6℃、5℃、4℃、3℃、2℃、1℃、0℃。

9、进一步地，所述的植物包括但不限于单子叶植物或双子叶植物；更优选的，所述的植物包括农作物、蔬菜或观赏植物、果树等，例如，可以是水稻、棉花、玉米、高粱、小麦、大豆、马铃薯、大麦、番茄、甘蔗或拟南芥等，优选为水稻。

10、本发明相对于现有技术而言具有以下技术效果：

11、本发明通过12℃极端低温下观察crispr敲除水稻萌发期植株的表型变化，进行其基因克隆与功能分析，分析候选基因与水稻萌发期非生物胁迫应答的关系，结果表明在水稻中cdpk20功能缺失能够显著改善水稻抵御低温胁迫的能力，导致发芽率和成苗率显著提高。

技术特征：

1.水稻cdpk20蛋白或其编码核酸在提高植物对于非生物胁迫抗性中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，所述核酸包含seq id no：1所示的核苷酸序列或其简并序列，或所述核酸包含seq id no：3所示的核苷酸序列或其简并序列。

3.根据权利要求1所述的应用，所述cdpk20蛋白包含如seq id no：2所示的氨基酸序列。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，具体包括：

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的非生物胁迫包括低温胁迫。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述低温胁迫为萌发期的低温胁迫。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述低温胁迫为低于12℃。

8.根据权利要求1-7任一所述的应用，其特征在于，所述植物为水稻。

技术总结本发明属于农业生物技术领域，公开了水稻CDPK20基因在提高植物抗非生物胁迫尤其是耐低温的用途。本发明还公开了水稻CDPK20蛋白或其编码核酸在提高植物对于非生物胁迫抗性中的应用，包括：1)构建水稻CDPK20功能缺失突变体载体；(2)将所构建的载体转化到受体植物(水稻)愈伤中；(3)培育筛选得到萌发期对逆境响应增强，尤其是对低温胁迫相应增强的植物新品种。本发明为培育高产耐逆品种，加速抗逆分子育种进程具有十分重要的理论和实际意义。技术研发人员：邹保红,吴佳雯,刘慧敏,华健受保护的技术使用者：南京农业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17