[发明专利]敲除OsNAC78基因在降低水稻抗氧化酶活性中的应用

说明书

本发明公开了OsNAC78基因在提高水稻耐旱性中的应用。属于基因工程技术领域。OsNAC78基因的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：本发明对OsNAC78基因敲除植株进行干旱处理，发现与野生型植株相比，其存活率下降、抗氧化酶的活性下降、ROS的含量上升，表明OsNAC78基因可显著提高水稻对干旱的耐受性。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，更具体的说是涉及OsNAC78基因在提高水稻耐旱性中的应用。

背景技术

植物的生长发育总是受到各种环境因素的威胁，包括干旱、高盐和极端温度等。其中，干旱胁迫是最常见的干扰植物生长发育，限制农作物品质和产量的环境因子。干旱胁迫引起生理生化反应的变化，包括限制光合作用，影响气孔开关，改变植物细胞成分，刺激渗透调节物质产生及活性氧自由基(ROS)积累等。在漫长的生长过程中，为了抵御干旱胁迫，植物已经进化出了复杂的调控机制。通过应激信号转导传递和基因表达调控网络来适应和响应干旱胁迫，提高植物耐旱能力。

植物生长发育过程离不开水。根系是吸取土壤水分，维持植物正常生长的重要器官，同时也最先感知干旱胁迫信号，并且将这种信号迅速地传递到地上部，使叶片保卫细胞关闭减少水分蒸发。研究表明，中度干旱促进玉米苗期根系生长和分支便于汲取地下水分，但是抑制玉米其他生育时期生长；随着干旱程度加重，玉米利用增加根系数量和加大根系活跃吸收表面积抵御干旱。重度干旱会使植物体内水分严重失衡，引起植株萎焉和枯萎，直接造成不可恢复的损伤。除根系外，植物叶片的形态特征和生理指标在遭受干旱胁迫时也会明显改变，且更易被观察。如叶片卷曲、含水量降低、细胞膜不同程度损伤，细胞壁变厚、细胞质中有机物含量显著增加、气孔密度增大等。

植物利用光合作用将CO₂转化成有机物质提供自身生长所需的养分。大量研究表明，干旱胁迫限制植物光合作用，降低光合速率。干旱对植物光合速率的影响主要取决于以下两点，一是气孔，气孔开放程度越大，植物光合速率越高，植物通过调节气孔开关来适应周围复杂的环境变化。干旱胁迫会降低气孔导度，使植物暗反应中CO₂浓度下降，CO₂同化速率降低；二是非气孔因素，指因严重缺水使光反应场所类囊体薄膜受损，影响叶绿素合成，导致光反应减弱，光合速率降低。

渗透调节，是植物应对环境胁迫的重要机制。干旱胁迫下，细胞膜结构、功能易受损，通透性发生改变。植物通过积累有机或无机物，提高胞内溶液浓度，降低渗透势，以维持膨压提高植物保水能力，进而避免干旱胁迫引起的严重缺水。研究报道，参与渗透调节的物质主要分为以下两类，一类是无机物，如无机盐、K⁺、Cl^-等，它们以主动运输方式转运到植物细胞中。另一类是细胞本身合成的有机物，包括甜菜碱、可溶性糖、脯氨酸及其他中间代谢产物。目前研究报道的且被大众普遍接受的渗透调节机制有以下三种，一是渗透调节物质代替水作为溶剂，参与复杂的生化反应；二是充当渗压剂，参与调节胞内外的渗透压平衡，以维持保水能力；三是干旱胁迫下，为了维持蛋白的稳定性，一些渗透调节物质会同蛋白质的疏水部位作用，使更多的水分子聚集在疏水区域。

水稻作为重要的粮食作物，在其生长发育过程中经常遭受各种非生物胁迫。其中，干旱胁迫严重限制水稻的生长及产量。为了应对干旱胁迫，植物进化出相应的调控机制。其中转录因子通过调控应激反应相关基因的表达进而提高植物耐旱性的文章被大量报道。NAC转录因子在调节植物干旱胁迫应答中扮演关键角色，但是仍有许多NAC家族成员在水稻中的功能尚未确定。

综上，如何提供一种NAC转录因子在提高水稻耐旱性中的应用是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了OsNAC78基因在提高水稻耐旱性中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水稻耐旱基因，命名为OsNAC78，其核苷酸序列如下：