[发明专利]OsMPK21-1蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用

说明书

本发明公开了一种OsMPK21‑1蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。本发明所提供的应用具体为OsMPK21‑1蛋白或其相关生物材料在如下a)或b)中的应用：a)调控植物抗旱性；b)选育抗旱性提高或降低的植物品种；所述OsMPK21‑1蛋白为如下a1)或a2)所示的蛋白质：a1)由序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；a2)在序列3所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物抗旱相关的由a1)衍生的蛋白质。OsMPK21‑1或与OsMPK21‑1相关的生物材料可用于调控植物的抗旱，对于培育抗旱植物特别是水稻新品种具有重要意义。

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一种OsMPK21-1蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。

背景技术

丝裂原蛋白激酶级联(Mitogen activated protein kinase cascades，MAPKcascades)是真核生物中保守的信号通路。MAPK级联包括三个层级的蛋白激酶，细胞膜表面的受体蛋白接受信号之后以直接或间接的方式激活MAP kinase kinase kinase(MAPKKK/MAP3K)，依次磷酸化下游特定的MAPK kinase(MAPKK/MKK)，之后MKK磷酸化并激活MAPkinase(MAPK/MPK)。激活的MPK会磷酸化细胞质或细胞核中不同的底物蛋白，这些底物蛋白包括其它蛋白激酶、各种催化酶、转录因子和结构蛋白等，将细胞外信号转导到细胞内，并引发细胞的响应。MAPK参与了植物的干旱胁迫响应(Smekalova et al.,2014)。干旱是陆生植物面临的常见的非生物胁迫类型，干旱胁迫会增加植物磷脂酶D(phospholipase D，PLD)介导的磷脂酸(PA)和活性氧(Reactive oxygen species，ROS)的产生。ROS参与植物气孔开闭的调节，气孔关闭可以减少植物的蒸腾失水(Zhao et al.,2013)。MPK9和MPK12在气孔细胞表达，干旱诱导的气孔运动主要是由MPK9和MPK12调控(Jammes et al.,2009)。植物受到干旱胁迫通常会导致由WRKY和b-Zip类转录因子介导的抗逆的基因表达谱的变化。MAPK参与了不同物种的干旱胁迫响应，同时MAPK级联还参与了抗逆相关的WRKY和b-Zip类转录因子激活(Shen et al.,2012)。MPK6是另外一个被干旱激活的MAPK，与MPK9和MPK12不同，ROS和PA的产生和积累激活MPK6。拟南芥MKK4-OE株系较野生型保水能力强(Kim et al.,2011)。

关于MAPK级联在水稻干旱胁迫响应的研究报道较少。研究发现干旱处理会激活水稻OsMPK4/3/7/14/20-4/20-5等成员(Shen et al.,2012)。另外，水稻Raf类MAPKKK突变体Drought supersensitive mutant 1(dsm1)对干旱处理超敏感，株系突变体苗期和成株期失水速率较野生型快，而且DSM1-RNAi转基因植株也表现出干旱敏感的表型。dsm1突变体中过氧化物酶基因(POX22.3和POX8.1)表达量显著降低，表明dsml清除ROS能力降低，对干旱诱导造成的氧化胁迫的敏感(Ning et al.,2010)。

水稻是世界上近半数的人口的主食。随着全球人口的不断增加和耕地面积的减少，以及各种极端环境的出现，使得粮食安全面临巨大挑战。而我国干旱半干旱地区面积巨大，因此利用最新的生物学研究工具筛选、鉴定参与抗旱的植物基因意义重大。研究和培育高产、优质、抗逆水稻品种对我国粮食安全具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种OsMPK21-1蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。

本发明所提供的应用具体为如下A或B：

A.OsMPK21-1蛋白在如下(a)或(b)中的应用：

(a)调控植物抗旱性；

(b)选育抗旱性提高或降低的植物品种；