[发明专利]水稻受体激酶基因OsRLCK21及其编码的蛋白和应用

说明书

本发明涉及水稻受体激酶基因OsRLCK21及其编码的蛋白和应用。所述水稻受体激酶基因OsRLCK21核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，该基因编码的蛋白序列如SEQ ID NO.1所示。本发明通过CRISPR/Cpf1技术定点敲除水稻中的OsRLCK21基因进行该基因的功能研究，结果显示敲除了OsRLCK21基因的水稻对白叶枯病菌IV、GD1358的抗病性显著提升，IV病斑长度缩短26.4％～48.8％，C5病斑长度缩短43％～52.3％，并且在SEQ ID NO.2所示序列的第503位至第508位发生插入或缺失均会导致水稻基因突变，表现出白叶枯病抗性水平提高的性状。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及水稻受体激酶基因OsRLCK21及其编码的蛋白和应用。

背景技术

由黄单胞杆菌水稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)引起的白叶枯病是制约水稻生产的一种重要细菌性病害，一般可致水稻减产20％-30％左右，严重可达50％，对于水稻种植产业危害严重。利用抗性基因，培育抗病品种是防治水稻白叶枯病最经济有效的措施。然而，目前已报道的42个水稻白叶枯病抗性基因/位点(http://www.shigen.nig.ac.jp/rice/oryzabase/gene/list)大部分表现出抗谱较窄或者难以利用，仅Xa3、Xa4、Xa21和Xa23等基因在生产中得以广泛应用。

水稻与黄单胞杆菌水稻致病变种存在特异性的互作。黄单胞杆菌水稻致病变种易于变异，导致水稻品种抗性极易丧失。因此，鉴定并敲除白叶枯病易感性基因提高水稻品种的抗病性，对于水稻抗病育种具有重要的应用价值。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供水稻受体激酶基因OsRLCK21及其编码的蛋白和应用。

第一方面，本发明提供水稻受体激酶基因OsRLCK21，所述水稻受体激酶基因OsRLCK21核苷酸序列为：

i)SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；或

ii)SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。

本发明通过对1440份国内外水稻材料接种白叶枯病菌IV和GD1358后病斑长度的全基因组关联分析(Genome-wide associated study,GWAS)鉴定到抗性相关候选基因OsRLCK21(LOC_Os01g04490)，其参与水稻受体类胞质激酶RLCK21的生物合成。本发明通过对CRISPR/Cpf1技术制备的敲除了该基因的日本晴的抗性评价，发现该基因的突变可以提高水稻对白叶枯病的抗性。

本发明提供上述水稻受体激酶基因OsRLCK21编码的蛋白，针对于核苷酸序列i)，其编码而成的蛋白氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明提供用于扩增出上述基因的引物对，序列如下：

RLCK21-T1F：5′-AGATTGCTCCTTCTCTGCCACCACGCG-3′

RLCK21-T1R：5′-AAAACGCGTGGTGGCAGAGAAGGAGCA-3′。

本发明进一步提供含有水稻受体激酶基因OsRLCK21的生物材料，可以为表达盒、载体、工程菌或转基因细胞。

第二方面，本发明提供一种定点敲除方法，包括如下步骤：

使用基因编辑技术破坏水稻中OsRLCK21基因的生物学功能，优选地，使水稻基因中如SEQ ID NO.2所示核苷酸序列中TTTNXXX形式的核苷酸序列发生插入或缺失；其中，XXX为22-24bp的核酸序列，N为A、T、G、C中的任意一个碱基。

更优选地，使水稻基因中SEQ ID NO.2所示序列第503位至第508位发生插入或缺失。