[发明专利]OsRST2基因或其相关生物材料在调节植物耐盐性中的应用

说明书

本发明提供了OsRST2基因或其相关生物材料在调控植物耐盐性中的应用；具体的，为基因OsRST2，或OsRST2蛋白，或含有基因OsRST2的生物材料，或扩增基因OsRST2的引物在调控水稻耐盐性中的基因工程应用。所述相关生物材料为能够表达所述OsRST2核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。本发明实验显示利用T‑DNA插入和CRISPR/Cas9基因编辑方法敲除水稻中OsRST2基因显著提高水稻的耐盐性；而超表达OsRST2的转基因水稻则耐盐性明显降低，证明OsRST2基因负调控水稻耐盐性，对于培育植物耐盐新品种具有重要意义。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种通过控制OsRST2基因表达改变植物耐盐性的方法。

背景技术

土壤盐渍化已经成为制约世界农业生产的主要环境问题。全球存在至少8亿公顷的土地受到不同程度的盐渍化污染，约占世界陆地总面积的6％。随着滥砍滥伐、过度灌溉和全球变暖引发的海平面上升，土壤盐渍化已呈现加剧趋势。土壤中高浓度的盐(主要是NaCl和Na₂SO₄)不仅引起渗透胁迫，导致植物失水萎蔫，而且还可导致钾离子和钙离子外漏，破坏胞内钠钾稳态，产生离子毒害，引起养分亏缺和代谢受阻等。此外，盐胁迫还引发脂质的过氧化反应和活性氧(ROS)的积累，破坏细胞膜的稳定性，造成氧化胁迫。大多数农作物的生长发育和产量都受到盐胁迫的显著抑制。而我国约有15亿亩荒芜的盐碱地和沿海滩涂，提高作物耐盐性可将这些盐地转变成国家重要的后备耕地资源。因此，研究植物响应盐胁迫的生理和分子机制并培育耐盐作物品种对农业可持续发展和粮食安全具有重要的意义。

盐胁迫(Na⁺)的感受和信号转导机制已被初步揭示。葡萄糖醛酸基转移酶(MOCA1)可催化质膜上糖基肌醇磷酸神经酰胺(GIPC)鞘脂的合成；胞外Na⁺通过与GIPC结合，促进膜电势超极化，激活内向Ca²⁺通道产生Ca²⁺信号。此外，盐胁迫还激发ABA、ROS、乙烯和磷脂等信号途径。这些信号系统交互协同，共同调节耐盐基因表达、离子吸收和分配、气孔开度、物质代谢和生长发育等生理过程，产生盐胁迫应答。

水稻是我国最重要的粮食作物之一，全国70％以上的人口以稻米为主食。其种植分布广，主栽品种多。但是，大部分水稻栽培品种对盐胁迫都较为敏感，其耐盐性具备巨大提升空间和潜力。研究表明，水稻耐盐性是由多个基因控制的数量性状，遗传基础非常复杂。因此，利用传统育种方法改良水稻耐盐性的进展较为缓慢。通过发掘控制水稻耐盐性的关键主效基因，并利用基因工程方法，有望加快水稻耐盐新品种的培育进程。但是，目前鉴定到的水稻耐盐关键基因较少，耐盐性调控的分子机制尚不清楚，成为耐盐水稻分子育种的巨大瓶颈。因此，有必要进一步挖掘水稻耐盐关键基因，为培育耐盐水稻提供理论基础和潜在遗传操作靶点。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供水稻转录因子基因OsRST2在调节水稻耐盐性上具备显著的负调控作用。其T-DNA插入突变体和CRISPR突变体都比野生型表现出更强的耐盐性，即叶绿素含量显著高于野生型而钠离子含量显著低于野生型，这些突变体在盐胁迫后的存活率也显著高于野生型。相反地，OsRST2的超表达植株的耐盐性较野生型显著下降。这些结果表明OsRST2在水稻耐盐性的调控上发挥重要作用，有望应用于耐盐作物的基因工程育种。

本发明技术方案如下：

本发明的第一个目的是提供基因OsRST2，或OsRST2蛋白，或含有基因OsRST2的生物材料，或扩增基因OsRST2的引物在调控水稻耐盐性中的基因工程应用。

进一步的，所述基因OsRST2为如下1)或2)或3)或4)或5)所述的DNA分子：

1)SEQ ID NO.1所示的DNA分子；

2)SEQ ID NO.2所示的DNA分子；