[发明专利]水稻OsRPS6A基因或OsRPS6B基因在提高水稻抗旱性中的应用

说明书

本发明公开了水稻OsRPS6A基因及其同源的OsRPS6B基因在提高水稻抗旱性中的应用，属于生物技术领域。所述应用包括：利用CRISPR/CAS9技术降低水稻OsRPS6A基因或OsRPS6B基因编码蛋白的表达或活性，进而获得抗干旱性能增强的水稻突变体。本发明通过利用CRISPR/Cas9系统构建水稻OsRPS6A基因及其同源的OsRPS6B基因靶位点特异性敲除的植物重组表达载体，利用转基因获得OsRPS6A基因或OsRPS6B基因功能缺陷型突变的纯合突变体植株，本发明提供了水稻OsRPS6A基因或OsRPS6B基因突变体植株在水稻抗旱性研究的新方向，在农业开发方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及水稻OsRPS6A基因或OsRPS6B基因在提高水稻抗旱性中的应用。

背景技术

水稻生产高度依赖于水资源，伴随着全球气候的剧烈变化，水资源短缺日益成为影响水稻稳产的重要因素，干旱胁迫影响水稻的生长发育和产量。因此，通过挖掘水稻中抗干旱的基因资源，通过基因编辑手段改良水稻的抗干旱能力是解决水稻抗旱的重要手段。

核糖体是催化蛋白质合成的细胞器，由一个小的40S亚单位和一个大的60S亚单位组成。RPS6(ribosomal protein S6)属于核糖体蛋白家族，它在水稻、拟南芥、人类、酵母中非常保守。植物基因组中具有两个RPS6基因，即RPS6A和RPS6B。RPS6A和RPS6B在蛋白序列上高度同源(Creff et al.,2010)。

在植物中，对于拟南芥RPS6的研究较为深入。拟南芥基因组含有两个RPS6成员，分别为AtRPS6A和AtRPS6B，其编码的氨基酸序列与哺乳动物高度同源。研究表明，拟南芥RPS6单基因缺失突变体植株表现出组织器官较小的表型，表明植物RPS6对于细胞增值有重要作用(Creff et al.,2010)。最近研究发现拟南芥RPS6参与植株光形态建成过程中，感光后蛋白的翻译调控，证明拟南芥RPS6参与植物细胞中蛋白的翻译(Chen et al.,2018)。

在动物中对RPS6的诸多研究表明，RPS6在生长和发育过程中具有重要的调控作用。RPS6已被证明通过其磷酸化直接参与控制细胞大小(Ruvinsky et al.,2005)。而且RPS6磷酸化位点突变后，细胞大小不会进一步受到雷帕霉素的影响，说明RPS6的磷酸化是mTOR调节细胞生长的关键效应物，其缺失相当于mTOR被抑制。小鼠RPS6磷酸化位点突变的MEFs(mouse embryonic fibroblasts)细胞蛋白质合成和分裂速度较野生型加快，该结果解释了RPS6磷酸化位点突变后MEFs细胞尺寸较小而小鼠出生体重正常的矛盾结果(Ruvinsky et al.,2005)。

相对于模式动物中对RPS6蛋白的广泛研究，对水稻中RPS6基因在水稻中的表达模式和功能了解非常少，因此深入研究水稻RPS6基因在水稻生长发育的分子机制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调控水稻抗干旱性能的基因，通过基因改造达到提高水稻抗旱性的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明在NCBI基因组数据库中使用序列比对分析，以拟南芥RPS6A基因序列寻找该基因在水稻中的同源基因，找到水稻基因组中存在两个同源基因，分别命名为OsRPS6A和OsRPS6B，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.3所示。进而利用基因编辑技术，对水稻OsRPS6A基因及其同源的OsRPS6B基因进行编辑，研究发现，对OsRPS6A基因和OsRPS6B基因进行编辑获得的功能缺陷型突变的纯合株系，表现出可以提高水稻在干旱胁迫下的单株产量，表明对OsRPS6A基因或OsRPS6B基因的重新编辑在改良水稻抗旱性方面具有一定应用价值。

本发明提供了核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的水稻OsRPS6A基因在提高水稻抗旱性中的应用。