[发明专利]水稻OsPPR34的基因及其编码蛋白与应用

说明书

本发明提供了本一种从水稻DNA中分离克隆的与水稻株型与避旱性相关的OsPPR34基因。该基因编码的蛋白含有PPR(pentatricopeptide repeat)家族保守的P结构域，参与线粒体基因的RNA编辑。OsPPR34基因通过赤霉素途径调控水稻株高，同时改变根的向重性，其敲除突变体的深根比显著提高，并在根管实验中表现出较高的避旱性。本发明的OsPPR34基因调控水稻株高与避旱性，其敲除突变体株高下降，并且具有较高的深根比，可应用于改良栽培稻株型与提高栽培稻避旱性。

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一种与水稻生产及抗逆性相关的基因，具体涉及一种新的与水稻株高及避旱性相关的基因OsPPR34及其应用。

背景技术

水稻是我国乃至全世界最重要的粮食作物，为全球超过50％的人口提供粮食，也是我国最主要的口粮。因此如何在全球环境变化的形势下，提高水稻的产量与抗逆能力，是保障我国粮食安全的有效手段。株高，是水稻的重要农艺性状之一。栽培稻的驯化史中，降低水稻株高、减少水稻倒伏危害、提高收获指数，是一个很重要内容。上个世纪60年代的“绿色革命”中水稻半矮杆基因资源的应用，使当时的水稻产量提高了一倍以上。在水稻株高的调控中，赤霉素(GA)，特别是赤霉素的活性形式(GA4)发挥着重要的正调控作用；许多基因，都是通过赤霉素途径影响水稻株高。所以，调控株高的基因，是水稻育种中重要的基因资源，有着重大的应用前景。

另一方面，水稻长期适应于水田种植环境，需水量大，对干旱敏感，干旱缺水严重影响了水稻的生长、发育和生产，导致水稻减产甚至绝收。利用现代生物学技术研究作物抗旱的生理、生化反应及其遗传学机制，克隆重要的抗旱基因，进而通过传统育种方式或现代生物技术转入到作物中改良其抗旱性，培育抗旱水稻新品种，是在全球日益严峻的干旱缺水问题下保障水稻生产、缓解粮食安全问题的有效途径。基于水稻根系构形的避旱性是水稻抗旱性的重要组成部分。其中深根性是避旱性的重要性状之一，深根性受根尖向重性影响，较高的深根性有利于水稻在遭遇干旱时根系向下发展，吸取更多的水分，使水稻避开干旱，实现稳产。

线粒体是植物细胞内最重要的能量代谢场所之一，调控植物的生长发育与环境适应。有研究表明，与线粒体呼吸作用相关的基因表达与水稻深根比之间存在关联。另外，水稻线粒体功能缺陷的突变体，也经常会出现株高变矮的表型，因此与线粒体功能相关的基因，可能会参与到水稻株高调控与根系构形。

线粒体的成熟与行使正常功能很大程度上依赖于线粒体基因转录后的RNA编辑。RNA编辑是指在基因转录产生的mRNA分子水平上发生的碱基变化，包括核苷酸的插入、缺失和置换等不同方式，导致其翻译产生的蛋白质氨基酸组成也发生变化的现象。在高等植物中，线粒体基因的RNA编辑主要以C-U的变化为主。目前已在水稻线粒体上发现了491个编辑位点，涉及几乎所有重要蛋白编码基因。线粒体基因的RNA编辑通常需要核编码的PPR(pentatricopeptide repeat)蛋白的参与。PPR蛋白是一个保守的蛋白家族，具有35个简并氨基酸作为重复单元串联排列组成的蛋白。它是一种RNA结合蛋白，由核基因编码，转录后进入线粒体参与线粒体基因转录后的编辑、剪接。目前，已在水稻基因组中鉴定出491个编码PPR蛋白的基因。这些PPR基因中，分别有下75个和73个在盐胁迫和干旱胁迫下表达上调，说明水稻中的PPR蛋白可能参与环境适应。目前已经证实有至少7个PPR基因通过ABA通路或ROS通路影响到植物的环境适应，包括5个拟南芥PPR基因与2个水稻PPR基因。除此之外，目前已报道的可以影响植物株高的PPR基因多达十多个，但是否与赤霉素途径相关，未见相关报道。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种用于水稻OsPPR34的基因，并寻求其在抗逆性中的应用。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：

水稻OsPPR34基因在调控水稻抗逆性中的应用，所述水稻OsPPR34基因的序列选自：

SEQ ID NO:3所示的DNA序列；或