[发明专利]水稻促分裂原活化蛋白激酶基因OsMPK15在提高种子活力上的应用

说明书

技术领域

本发明属于促分裂原活化蛋白激酶及其编码基因与应用技术领域，具体涉及水稻促分裂原活化蛋白激酶基因OsMPK15在提高种子活力上的应用。

背景技术

自然界的植物是一个有固着的多细胞有机体，它不能像动物一样通过移动来摆脱不利的环境条件。因此自然界的植物面临各种各样的生存压力，如干旱、高盐以及温度变化等等，而外界环境的不断变化会对植物的生长发育产生一定的影响。MAPK家族在植物的胁迫应答中介导了非常复杂的信号通路，使植物在面对变化莫测的环境条件时，及时地做出调节，以便更好的适应环境的改变。

当植物暴露于高浓度盐的土壤中时，就会发生盐胁迫，它会对植物的生长和发育产生严重的影响，特别是一些农业作物的产量。盐胁迫对植物产生的毒害主要有两个方面的原因：一是土壤中高浓度的盐使得植物根对水的吸收变得困难；二是植物中高浓度的盐会导致植物中毒。世界上的植物，除了少数耐盐植物外，大多数植物都不能忍受高盐的胁迫。植物应对盐胁迫主要是通过盐分过于敏感1（salinity overly sensitive 1 ，SOS1）Na⁺/H⁺逆向转运蛋白、HKT转运蛋白和液泡膜上的NHX1逆向转运蛋白，来降低细胞内Na⁺的浓度。在高盐和高渗的早期会触发细胞内一系列的信号通路，包括ROS的形成，诱导由PLD介导的磷脂酸的产生，细胞质内Ca²⁺浓度瞬时升高和NO的积累。高盐和高渗可以激发许多MAPK家族的成员。在拟南芥中，高盐和高渗可以快速的激活MKKK20，而MKKK20处于MPK6的上游，它可以激活MPK6。在高盐高渗早期MPK6可以迅速的磷酸化SOS1 Na⁺/H⁺逆向转运蛋白，降低细胞内的Na⁺。此外，就长期来说，MPK6还可以通过磷酸化锌指转录因子ZAT6来调节高盐诱导的应答基因的表达。在拟南芥中存在MEKK1-MKK1/MKK2-MPK4的MAPK信号通路，mekk1突变体表现了对盐的耐受性，因此相对MKKK20对盐胁迫的正调控而言，MEKK1可能是盐胁迫的一个负调控因子。此外，拟南芥的MKK9和MPK3，苜蓿的SIMK，烟草的SIPK，玉米的ZmMPK3、ZmMAPK5和ZmSIMK1以及棉花的GhMPK7等均参与了盐胁迫的应答。

在水稻中，17个MAPK家族成员根据特征基序和序列的特征，可以分别划分为TDY、TEY两大类和7大组，其中A组包含了OsMAPK1和OsMAPK5；B组包括了OsMAPK2和OsMAPK2；C组包括了OsMAPK3和OsMAPK4；D组成员有OsMAPK7、OsMAPK8、OsMAPK9和OsMAPK10；E组包括了OsMAPK13、OsMAPK14、OsMAPK15和OsMAPK16；F组只有OsMAPK17。

已有的报道表达表明，水稻MAPK在植物各个组织器官中均有表达。已有的报道表明，绝大部分的MAPK都参与了水稻的非生物胁迫应答，包括干旱、高盐、低温/高温、氧化应激以及重金属胁迫等。如，水稻OsMAPK5，它是水稻比较特殊的MAPK基因，它参与了几乎所有的非生物胁迫应答反应，包括干旱、高盐、臭氧、UV-C射线、重金属和温度变化等。此外，水稻的OsMKK1-OsMPK4、OsMPK3、OsMKK4-OsMPK6以及OsMKK1、4、6和10-2等都参与了水稻的胁迫应答过程。

水稻是世界上重要的粮食作物，而种子是农业生产的根本。种子的活力对于植物繁殖、作物产量、种质资源保存和生物多样性起着决定性的影响。在逆境条件下，高质量的种子仍能够保持高的萌发率和长出健壮的幼苗。但是，在萌发时对逆境变得越来越敏感，最终不能萌发。

鉴于以上所述，本发明成功克隆了水稻OsMPK15基因的全长，通过构建水稻OsMPK15的过表达载体，转化模式植物拟南芥，结果表明转基因拟南芥种子比野生型拟南芥种子具有更强的在氯化钠胁迫下的萌发活力。OsMPK15可以用于植物的遗传转化，提高植物种子的萌发活力。对于水稻促分裂原活化蛋白激酶基因OsMPK15的功能尚未见相关报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种水稻促分裂原活化蛋白激酶基因OsMPK15在提高种子活力上的应用。