[发明专利]基因OsLUX在促进水稻抽穗和提高植物抗病性中的应用

说明书

本发明公开了基因OsLUX在促进水稻抽穗和提高植物抗病性中的应用。OsLUX基因是水稻生物钟的核心组分，本发明通过Mutmap方法鉴定了OsLUX的三个突变体，表现为极端晚抽和晚抽表型。进一步研究发现OsLUX基因表现为昼夜节律表达，定位在细胞核和质膜中并具有转录自激活活性，通过抑制OsGI、Hd1和Ghd7来促进Ehd1、Hd3a和OsMADS14的表达，最终促进抽穗。同时，elh1/oslux‑1接种白叶枯菌相较于野生型表现出更加感病，表明OsLUX对白叶枯菌的抗性起正调控作用。本发明进一步丰富和完善了水稻生物钟基因调控光周期开花的理论基础。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体地说，涉及基因OsLUX在促进水稻抽穗和提高植物抗病性中的应用。

背景技术

生物钟被赋予植物“中央处理器”的功能，几乎参与调控了水稻所有的生长发育、物质代谢及应激反应过程。外界环境因子的动态变化经输入途径传递到生物钟系统，使植物感知特定时间的信号变化，进而调控植物相应的生长发育进程以达到与外界环境变化的同步性。在大田环境下，作物的整个生命周期均处于变化的自然条件中(主要是光照和温度)，生物钟协调水稻内源时间机制以适应外界环境近24小时的节律变化，此过程对调控作物抽穗和产量的成至关重要，如开花相关的周期性表达以应对环境因素的变化(Nakamichiet al.，2020)；生物钟相关基因赋予作物以感知环境信号来直接调控碳水化合的代谢，获得更多能量来源来提高光合作用的利用率；淀粉在白天的合成积累及晚上的降解(Kim etal.，2017)水稻是我国重要的粮食作物，其抽穗期作为最重要的农艺性状之一，严格受控于生物钟的调节。

水稻中，生物钟调节光周期开花的进展主要集中在对OsELF3、OsCCA1/OsLHY、OsGI和OsFKF1等基因的研究上。长日照条件下，OsELF3作为开花激活子调控生物钟相关基因，oself3突变体中，OsCCA1/OsLHY表达量在早上下调，OsPRR95、OsPRR73、OsPRR59、OsPRR37、OsPRR1和OsGI的表达量上调。OsLHY作为生物钟核心组件，通过OsGI-Hd1途径精准调节水稻的抽穗期，在不同日照条件下具有完全依赖于Hd1的提早和延迟抽穗的双重功能(Zhou etal.2021)。OsPRR1和OsGI是生物钟晚间循环中的一环，参与水稻OsGI-Hd1-Hd3a开花途径的调控，可见OsGI在生物钟和水稻开花调节子间起着枢纽作用。此外，OsELF3作为负调节因子对下游Ghd7也有抑制作用，通过OsELF3的两条调控途径，激活了下游Hd3a和RFT1的表达以促进水稻在长日照条件下的开花(Yang et al.，2013)。在拟南芥中，FKF1作为蓝光受体参与CO的调控来诱导长日照下的开花；而在水稻中，OsFKF1可能是独立于光周期的自主开花激活子，通过调控下游Ehd2、Ghd7和Ehd1的表达来诱导开花。根据拟南芥中FKF1蓝光受体的保守性，OsFKF1-OsG1互作可能在蓝光下参与水稻独立于Ehd2和Ghd7途径的Ehd1的调节(Han et al.，2015)。