[发明专利]易感基因SR30在改良农作物抗性中的应用

说明书

本发明公开了易感基因SR30在改良农作物抗性中的应用，植物中保守的mRNA可变剪切因子SR30作为病害易感基因在改良作物抗性中的应用，属于植物分子生物学与植物遗传工程领域。沉默番茄中SR30可以显著增强番茄对致病疫霉菌的抗性，是一种理想的可用于改良作物抗性的易感基因。利用基因编辑技术在马铃薯、大豆、水稻、小麦和玉米等作物中敲除该基因，可以获得对多种病原菌的抗性能力，从而提高作物的田间抗病性。本发明可用于作物抗病性改良方面。

技术领域

本发明属于植物分子生物学与植物遗传工程领域，具体地说，本发明涉及可变剪切因子SR30作为易感基因在提高作物抗性中的应用。

背景技术

可变剪切是指同一种pre-mRNA通过不同的可变剪切方式产生不同mRNA的过程，在真核生物的生长发育过程中，绝大多数基因的pre-mRNA都需要经过5’端的加帽，3’端添加多聚腺苷酸尾巴以及内含子剪切等一系列加工过程才能产生成熟的mRNA^[1]。随着转录组高通量测序的快速发展，人们对可变剪切的认识和研究越来越多，在人类基因组中大约有95％的基因能发生可变剪切^[2]，在植物中有超过60％的基因会发生可变剪切^[3]。可变剪切能增加高等生物中基因表达的复杂程度以及提供蛋白质的多样性，在调控高等生物的生长、发育等生命活动过程中发挥着重要作用^[3]。

可变剪切过程是由可变剪切复合体来完成的，一般认为可变剪切复合体包括5个不同的小核核糖核蛋白(snRNPs:U1,U2,U4,U5,U6)以及200多种可变剪切因子^[4]。在20世纪90年代，科学家们在研究与剪切复合体互作的蛋白因子时，发现了SR蛋白可以参与mRNA的可变剪切过程^[5]，SR蛋白是植物中研究最为广泛和深入的一类剪切因子^[6]。据报道，拟南芥中的非典型SR蛋白SR45在拟南芥的幼苗期可以通过下调ABA的相关信号来负调控葡萄糖信号的传递过程^[7]；拟南芥中SR蛋白sr34b突变体会导致镉胁迫敏感性增加^[8]；水稻中SR蛋白SR40、SCL57和SCL25在调控磷元素的转运与分配中发挥着重要作用^[9]，这些研究表明，SR蛋白在植物应对外界的非生物胁迫过程中起着非常重要的作用。然而，SR蛋白在植物应对外界的生物胁迫以及在抗性过程中的作用机制目前还不清楚。番茄SR30作为SR蛋白家族中的一员，鲜有其在生物和非生物胁迫中的研究报道，并且其同源基因在大豆、马铃薯、水稻等作物中也高度保守，因此，研究SR30基因在植物中的抗性机制具有理论价值与实际应用价值。

随着现代农业的发展与进步，大量的化学农药被用于病害的防治过程，因此具有抗药性的病原菌在自然选择的条件下进行大量繁殖并逐渐成为超级菌株，严重威胁着农业生产；化学农药的大量使用也对环境造成了严重的污染，破坏了生态系统的平衡；近年来农药残留现象日益严重，食品安全问题也屡见不鲜，这些都严重危害着人类的健康生活。因此，利用基因编辑技术对植物中一些“不良基因”进行敲除，并且不会引入外源基因，从而达到去劣存优的目标，同时基因编辑技术也能够明显缩短育种年限，因此该技术在作物抗性改良的生产应用上更为安全和快捷。目前，CRISPR/Cas9基因编辑技术在植物中已日渐成熟，通过基因编辑技术敲除植物內源的易感基因SR30，从而提高植物对病原菌的抗性可以实现种质创新。因此，研究并利用抗性关键基因SR30对于植物抗病品种改良具有重要意义。

参考文献

[1]Chaudhary S,Jabre I,Reddy ASN,Staiger D,Syed NH.Perspective onAlternative Splicing and Proteome Complexity in Plants.Trends in plantscience 24,496-506(2019).