[发明专利]改造基因OsbZIP46CA1在控制水稻抗旱性中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及水稻基因工程领域。具体涉及：(1)通过基因操作改造了水稻bZIP家族基因OsbZIP46，克隆到一种能够提高水稻对干旱耐受能力的基因OsbZIP46CA1，(2)基因OsbZIP46CA1在水稻抗旱性遗传改良中的应用。本发明采用基因改造的方法，克隆了水稻bZIP家族基因OsbZIP46缺失内部297个碱基后的片段OsbZIP46CA1，实验证明OsbZIP46CA1具有强转录激活活性，通过转基因技术超量表达OsbZIP46CA1基因后增强了水稻抗旱的能力，证实了该基因的功能及应用途径。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，随着环境问题日益严重，水稻生产也面临许多新的挑战，其中非常重要的一个就是各种非生物逆境对水稻生长发育的影响。水资源短缺以及土壤盐渍化是目前制约农业生产的一个全球性问题，全球很多耕地为干旱、半干旱地区，而且很多受到盐害威胁。在自然条件下，由于环境胁迫而严重影响了水稻等作物生长发育，其遗传潜力难以发挥，造成作物减产，并使生态环境日益恶化。因此，提高水稻的抗旱、耐盐能力已经成为现代植物研究工作中急需解决的关键问题之一。通过转基因技术对水稻品种进行抗逆性遗传改良显得越发重要，寻找水稻中可真正用于抗逆性遗传改良的基因是其中的关键。植物对逆境有着复杂的应答系统，涉及的基因有非常多的种类，包括调节基因和一些下游的功能基因等。转录因子对植物逆境反应有非常重要的调控作用，其中很重要的一类就是bZIP家族(Jakoby等，2002)，bZIP转录因子含有碱性亮氨酸拉链结构域，通过依赖于ABA的途径广泛参与植物对非生物逆境的应答。非生物逆境以及外源ABA能诱导植物体内ABA的合成，bZIP蛋白也随之被激活并与ABA应答元件ABRE(ABA responsive element)结合，启动下游基因的表达(Choi等，2000)。拟南芥中和水稻中都已鉴定了一些参与逆境应答的bZIP转录因子，包括ABF1/2/3、ABI5、OsbZIP23等。其他转录因子家族(如DREB，NAC，Zinc finger等)也鉴定了许多逆境相关的成员，例如拟南芥中的CBF1/2/3，水稻中的SNAC1、DST1等。这些转录因子通过感受上游逆境信号之后，直接结合到下游靶基因的启动子区，调控这些下游基因的表达，从而控制植物对逆境的适应能力。

在鉴定逆境应答基因得过程中，发现许多基因直接参与逆境应答的调控，也有许多基因自然状态下的形式并不能参与逆境应答或不能完全表现出它的功能，需要经过一定的人工修饰后才能完全体现出调控逆境应答的能力，这些基因在植株体内的作用过程可能需要一些依赖逆境调控的对基因的加工，或需要对基因表达产物进行相关修饰、构象变化。如拟南芥的转录因子DREB2A全长形式表现出较弱的转录激活活性，超表达DREB2A并不能显著诱导下游基因的表达，超表达植株的抗逆性也无显著改变，而当将DREB2A中间的一个NRD(negative regulatory domain)区段缺失后，表现出很强的转录激活活性，对其超表达后显著增强了下游基因的表达，增强了转基因植株的抗旱性(Yoh Sakuma等，2006)。

本发明涉及的OsbZIP46基因是水稻中bZIP家族成员之一。OsbZIP46全长形式并没有转录激活活性，将OsbZIP46基因全长超表达水稻并没有提高转基因植株的抗旱性。申请人通过基因改造的方法，克隆了OsbZIP46缺失内部297个碱基后的片段OsbZIP46CA1，实验证明OsbZIP46CA1具有强转录激活活性，通过转基因技术超量表达OsbZIP46CA1基因后增强了水稻抗旱的能力，因此本发明建立一种能显著增强水稻抗旱性的OsbZIP46基因的新形式OsbZIP46CA1，对于水稻抗旱遗传改良具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的涉及一个bZIP转录因子家族成员OsbZIP46的新形式基因OsbZIP46CA1在控制水稻抗旱性改良中的应用。申请人克隆了水稻bZIP转录因子OsbZIP46缺失第361位至第657位碱基(共297个碱基，涉及编码99个氨基酸的部分)后的片段，将该基因命名为OsbZIP46CA1(OsbZIP46Constitutive Activeform)。本发明克隆和应用一种包含OsbZIP46CA1基因的DNA片段，该片段赋予水稻在干旱胁迫条件下抗旱性增强的能力。其中，所述的含有OsbZIP46CA1基因的核苷酸序列如序列表SEQ NO：1所示，序列长度为678bp，它对应的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示，其氨基酸序列为225个。