[发明专利]SNAC3基因在控制水稻抗高温性中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及水稻基因工程领域。具体涉及分离、克隆和通过功能验证得到一种能够提高高温耐受能力的水稻SNAC3基因在水稻抗高温性遗传改良中的应用。

本发明采用候选基因筛选的方法，克隆到控制水稻抗高温基因SNAC3，超量表达SNAC3基因能够提高转基因水稻抗高温的能力，而SNAC3的RNAi抑制表达植株表现出对高温敏感，证实了该基因的功能及应用途径。

背景技术

干旱、高盐、极端温度等多种非生物逆境胁迫会严重影响植物的生长发育过程，常常会导致农作物的大规模减产，成为许多地区农业发展的瓶颈。近年来，全球气候剧变、森林锐减、土地沙漠化等环境问题日益突出，尽快培育出抗逆作物品种已经成为了农业科学技术研究中亟待解决的问题。植物在生长过程中受到不可随意移动的制约，为了适应各种不利的环境因素，植物在长期的进化过程中形成了一套防御逆境胁迫的自我保护机制。植物体感受外界环境条件的变化并通过多种途径将这些信号传递到细胞内，引起植物体在基因表达、物质代谢乃至形态水平发生变化，来降低或消除胁迫给植株带来的危害。逆境信号启动植物体内包括参与信号级联放大的基因、起调控作用的基因以及一些编码功能蛋白的基因在内的一系列抗逆基因的表达(Valliyodan B，Nguyen H T.Understanding regulatory networks and engineering for enhanced drought tolerance in plants.Curr Opin Plant Biol，2006，9：189-195)，从而使植物对外界刺激做出相应的反应以适应环境(Xiong等，Cell signaling during cold，drought and salt stress.Plant Cell，2002，14(suppl)，S165-S183)。

转录因子是植物对逆境应答过程中起着不可或缺的一类调控蛋白，前人的许多研究表明，转录因子对顺式作用元件的调节作用以及转录因子和其它蛋白之间的相互作用构成了植物中复杂而细致的调控网络(Yamaguchi-Shinozaki K，Shinozaki K.Transcriptional regulatory networks in cellular responses and tolerance to dehydration and cold stresses.Annu Rev Plant Biol，2006，57：781-803)。某些逆境相关的转录因子可以调控多个逆境相关功能基因的表达，利用转录因子来改良植物抗逆性，可能获得较为理想的综合效果。NAC(NAM，ATAF，andCUC)蛋白组成了植物特有的一个转录因子大家族，大多数NAC家族成员的N端含有由约150个高度保守的氨基酸残基组成的NAC结构域。近年来，诸多研究表明NAC类转录因子参与了植株对环境的胁迫应答反应并在此过程中调控着大量逆境相关基因的表达。随着基因工程技术的不断进步，将某些逆境应答转录因子应用于水稻抗逆遗传育种已经取得了一定的进展。超量表达水稻NAC基因SNAC1的转基因植株在营养生长期对干旱和高盐的抗性得到了显著提高。利用SNAC1培育的转基因水稻植株在正常条件下产量和其它农艺性状并没有受到影响，而在大田干旱环境下能将结实率提高30％左右(Hu等，Overexpressing a NAM，ATAF，and CUC(NAC)transcription factor enhances drought resistance and salt tolerance in rice.Proc Natl Acad Sci U S A，2006，103：12987-12992)。

水稻(Oryza sativa)作为一种重要的经济作物和粮食作物，其品质的改良一直是人们努力的目标。在自然气候条件日益恶劣的今天，培育抗逆水稻新品种的意义和紧迫性显而易见。本发明涉及的SNAC3基因是水稻NAC家族的成员之一。通过候选基因筛选和鉴定，验证了SNAC3基因受干旱、高温、氧化胁迫等多种非生物逆境胁迫诱导表达，超量表达SNAC3基因提高了转基因水稻对高温的抗性，而抑制表达SNAC3的转基因植株表现为对高温敏感性增强，说明SNAC3基因参与了水稻对高温胁迫的应答过程。因此，从水稻中分离SNAC3基因，并鉴定它在提高水稻抗逆性方面所发挥的功能，对于培育抗逆水稻新品种将具有非常重要的意义。

发明内容