[发明专利]OsCKX7蛋白质及其编码基因在调控植物纹枯病抗性中的应用

说明书

本发明公开了OsCKX7蛋白质及其编码基因在调控植物纹枯病抗性中的应用。本发明通过CRISPR/Cas9基因编辑技术对受体水稻中的OsCKX7进行了编辑，获得OsCKX7‑KO水稻新品系。通过纹枯病抗性鉴定，发现OsCKX7‑KO水稻新品系相对于野生型对照品种，极显著的提高了水稻对纹枯病的抗性。进一步比较了OsCKX7‑KO水稻新品系与对照品种间的主要农艺性状和产量性状，发现对OsCKX7基因进行编辑不影响水稻的主要农艺性状和产量性状。以上结果表明，OsCKX7基因可以调控水稻纹枯病抗性，编辑OsCKX7基因可用于创制水稻纹枯病抗性新种质。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及OsCKX7蛋白质及其编码基因在调控植物纹枯病抗性中的应用，特别涉及通过CRISPR/Cas9基因编辑技术编辑水稻基因 OsCKX7实现水稻对纹枯病抗性的提高。

背景技术

CRISPR/Cas9(clustered regulatory interspaced short palindromicrepeats/CRISPR-associated protein 9)技术是近年新兴的一种高效、便捷的生物基因编辑技术。CRISPR即规律成簇的间隔短回文重复，是大多数细菌及古细菌中的一种获得性免疫方式。该系统由单链的guide RNA和有核酸内切酶活性的Cas9蛋白构成，在gRNA的引导下，Cas9蛋白能够识别目标序列进行切割造成DNA的双链断裂(Baltes et al.,2015)。目前，CRISPR/Cas9技术已经广泛用于动植物中(SHAH QW,et al. 2013,31(8):686-688；FENGZ Y,et al.2013,23(10):1229-1232；FENG Z Y,et al.2013,23(10):1229-1232.；MAO Y Fet al.2013,6(6):2008-2011.)，已然成为最有价值与应用前景的生物技术之一。

纹枯病是世界性的水稻最重要的病害之一，随着矮化育种及高肥、密植栽培技术的采用，纹枯病危害逐渐加重，在我国南方稻区的许多地方，纹枯病已成为水稻的第一大病害(Eizenga等,Plant disease.2002(86):808-812；Hashiba等,Molecular Biology,Ecology,Pathology and Disease Control.1996:331-340)。水稻纹枯病致病菌为立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)，属于宽寄主范围、强腐生性真菌，其主要为害水稻叶鞘，叶片也可罹病，导致叶片失水死亡，最终造成大幅度减产和品质降低(Lee等,Plantdisease.1983(67):829-833)。水稻对纹枯病的抗性为典型数量性状，易受环境影响，抗病育种中只能利用数量抗性基因，致使水稻抗纹枯病育种一直进展较慢。迄今已经有超过50个抗纹枯病QTLs(quantitative trait loci) 被初步定位(Jia等,Frontiers ofAgriculture in China.2009(3):231-239； Willocquet等,Euphytica.2011(178):1-22；Xu等,Plant Breeding.2011(130): 404-406；左示敏等,中国科学:生命科学.2011:1014-1023；左示敏等,扬州大学学报: 农业与生命科学版.2007(27):57-61)，至今未见克隆的报道。由于这些QTL的抗性效应均较小，影响了这些QTL在抗纹枯病育种新材料创制中的应用进程。

通过基因工程技术对水稻一些基因进行操作发现可以快速获得对水稻纹枯病抗性增强的水稻新材料。如超表达OsOSM1和OsPGIP1基因可以提高水稻对纹枯病的抗性 (XueX,et al.Plant Disease,2016,100(8)：1634-1642.；X.J.Chen,et al.Plant Disease,2015,100,388-395.)，而抑制OsSWEET11基因表达的材料也可增强水稻对纹枯病的抗病性(Gao Y,et al.Mol Plant Pathol.2018,19(9):2149-2161.)。这些研究表明通过基因工程技术改变水稻基因的表达可用于抗纹枯病新材料的创制。