[发明专利]调控顺式反应元件GT-1的水稻转录因子OsGTBP及其应用

说明书

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一个新的调控顺式反应元件GT‑1的水稻转录因子OsGTBP的功能验证和应用，利用强启动子驱动和基于RNA干扰原理的转基因技术，将OsGTBP基因的超量表达载体和RNAi载体转入水稻品种中花11，超量及抑制水稻中OsGTBP基因的表达。OsGTBP基因表达量显著提高的遗传转化水稻对白叶枯病菌和纹枯病菌的抗性明显增强，表达量显著降低的遗传转化水稻对白叶枯病菌和纹枯病菌的抗性明显减弱，证明OsGTBP基因在水稻抗白叶枯病和纹枯病中发挥重要作用；同时OsGTBP基因表达量显著提高的遗传转化水稻对干旱的耐受性明显增强，表达量显著降低的遗传转化水稻对干旱的耐受性明显减弱，证明OsGTBP基因在水稻抗旱中也发挥重要作用。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及调控病原诱导元件GT-1的转录因子OsGTBP及其在水稻改良提高对白叶枯病和纹枯病抗性及抗旱中的应用。

背景技术

植物在进化过程中形成了组成型和诱导型的防御系统来抵御病原菌的侵染。其中诱导型系统受两类基因的控制：抗病基因和抗病相关基因。大多数的抗病基因是小种特异的，并且其产物能够识别病原菌分泌的激发子。抗病相关基因能够起始导致防卫反应的信号转导并且大部分抗病相关基因是小种非特异的。

到目前为止，在不同植物中已经鉴定了大量抗病相关基因的启动子。在这些启动子中，有一些顺式作用元件是抗病相关基因响应生物胁迫所必需的，比如研究较为透彻的病原诱导元件GCC-盒和W-盒(Chakravarthy et al.,2003；Laloi et al.,2004)。GCC-盒通常存在于抗病相关基因的启动子中，比如JERE(AGACCGCC)能够指导茉莉酸和激发子响应表达(Rushton et al.,2002)，S-盒(AGCCACC)被证明能够调控基因响应真菌激发子表达(Kirsch et al.,2000)。W-盒是主要一类受病原诱导的元件，除此之外，在不同植物抗病相关基因的启动子中还鉴定到了其它一些病原诱导元件，拟南芥系统获得抗性转录组学研究已经证明W-盒的重要性(Maleck et al.,2000；Petersen et al.,2000)。如E-盒(Grimingand Matern,1997)、GT-1(Park et al.,2004)、RAV-盒(Lee et al.,2007)及UPT-盒(Romeret al.,2010)等。

转录因子与作用元件的互作是调控植物基因响应病原侵染关键的一步。在不同植物中，防卫相关的转录因子及其结合的作用元件是比较保守的。在防卫反应中发挥作用的转录因子主要包括WRKY,ERF,bZIP和MYB(Zhang et al.,2014；Zhu et al.,2014；Fountainet al.,2015；Ibraheem et al.,2015)。WRKY转录因子参与调控多种生理过程，包括防卫反应，W-盒是已知的WRKY蛋白结合位点(Eulgem et al.,2000)。ERF转录因子主要调控受乙烯诱导PR基因的表达，其特异结合GCC-盒(and Singh,2002；Dong et al.,2015；Wang et al.,2015)。bZIP转录因子广泛存在于不同植物中，其中一些已被证明可以通过结合到PR基因启动子的as-1元件来参与防御机制(Jakoby et al.,2002)。大多数的MYB转录因子在拟南芥中已被深入研究，并且其中一些通过ABA信号途径来调控抗病反应(Dubos et al.,2010)。