[发明专利]OsABH1基因在控制水稻抗旱性中的应用

说明书

技术领域

本发明属于水稻基因工程技术领域。具体涉及分离、克隆和通过功能验证得到一种能够提高水稻对干旱耐受能力的OsABH1基因在水稻遗传改良中的应用。本发明采用候选基因筛选方法，克隆到控制水稻抗旱基因OsABH1，通过超量表达OsABH1基因，可以提高转基因水稻对抗干旱能力，证实了该基因的功能及应用途径。

背景技术

植物在生长的过程中会受到诸多环境因素的影响，干旱、冷害和高温会导致农作物的大规模减产，在许多地区是农业发展的瓶颈。培育耐逆性的作物品种一直是农业科学技术研究的主要目标之一。为了抵抗或适应这些不利的因素，植物体感受细胞外环境条件的变化并通过多种途径将其传递到细胞内，会诱导表达一些应答基因，产生一些使细胞免受干旱、高盐、低温等胁迫伤害的功能蛋白、渗透调节物质以及传递信号和调控基因表达的转录因子，从而对外界的变化做出相应的反应（Xiong等，Cell signaling during cold,drought and salt stress.Plant Cell.2002.14(suppl),S165–S183）。对于植物在逆境胁迫下的渗透调节特指植物通过增加溶质而降低渗透势的作用。通过渗透调节防止水分过度散失，维持细胞膨压，保护植物的代谢活动，使之在不利环境消除后能迅速恢复生长。因此，渗透调节被认为是植物适应干旱等逆境胁迫的重要过程之一。植物可以通过吸收环境中的离子和主动在细胞内合成小分子有机渗透调节物质来增加溶质，然而吸收过多的离子对细胞是不利的，吸收的离子大多富集到液泡中，而细胞质中还是主要通过合成透调节物质来进行渗透调节。渗透调节物质主要包括氨基酸（如脯氨酸，天冬氨酸和谷氨酸），甲基化的季铵化合物（如甘氨酸甜菜碱和丙氨酸甜菜碱），亲水性蛋白（如胚胎晚期丰富蛋白），糖（如果聚糖和蔗糖）和环多醇（如甘露醇）（Chaves等，Understanding plant responses to drought—from genes to the whole plant.Functional Plant Biology.2003.30(3),239-264）。通过基因工程，部分渗透调节物质基因或合成相关基因已经成功应用于水稻抗逆遗传育种。如将来源于球形节杆菌的胆碱氧化酶导入水稻，使转基因水稻能够合成甜菜碱。显著提高了转基因水稻对干旱，高盐和低温的抗性（Sakamoto等，Metabolic engineering of rice leading to biosynthesis of glycinebetaine and tolerance to salt and cold.Plant Mol Biol.1998.38(6):1011-1019;Kathuria等，Glycinebetaine-induced water-stress tolerance in codA-expressing transgenic indica rice is associated with up-regulation of several stress responsive genes.Plant Biotechnol J.2009.7(6):512-526）。超量表达胚胎晚期丰富蛋白基因LEA3同样提高了水稻在大田环境中对干旱的抗性（Xiao 等，Over-expression of a LEA gene in rice improves drought resistance under the field conditions.Theor Appl Genet.2007.115(1):35-46）。