[发明专利]C2H2型锌指蛋白基因HSTL在调控水稻耐盐性中的应用

说明书

本发明属于基因工程领域，尤其涉及C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子HSTL在调控水稻耐盐性和培育高耐盐性水稻品种中的应用。C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子HSTL在调控水稻耐盐性和培育高耐盐性水稻品种中的应用；所述C2H2型锌指蛋白基因HSTL的核苷酸序列如SEQIDNO：1所示；其编码转录因子HSTL的氨基酸序列如SEQIDNO：2所示。本发明利用CRISPR/Cas9技术构建了hstl单突变体和hstl/hst双突变体，并通过鉴定突变体在提高水稻耐盐性方面所发挥的功能，探究对水稻盐胁迫应答的调控机制，这对培育新的高耐盐性水稻品种具有重要的意义。

技术领域

本发明属于基因工程领域，尤其涉及C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子 HSTL在调控水稻耐盐性和培育高耐盐性水稻品种中的应用。

背景技术

高盐度是农业中最严重的非生物胁迫之一。研究人员已经分离克隆了不同植物的盐诱导基因。ABA在植物的渗透胁迫反应中起关键作用。在盐胁迫下，植物启动ABA信号转导途径以激活防御相关基因的表达，其中C2H2锌指蛋白发挥重要作用。盐胁迫导致活性氧的积累，这对植物细胞是有毒的。C2H2锌指蛋白可调节与ROS清除有关的基因的表达，以减少盐胁迫下H₂O₂的积累。据报道，从水稻中分离的ZFP179含有两个典型的C2H2锌指结构域和位于其C-末端的DLN-box/EAR-基序，并且在功能上是一种新的盐响应基因。ZFP179过量表达的转基因水稻显示出耐盐性增强。当水稻遭受盐胁迫时，ZFP179可通过三种机制增加植物耐盐性：ABA依赖途径，ABA非依赖途径和ROS清除系统。在ZFP179过表达转基因水稻植株中，ABA依赖性途径中δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(Delta1-pyrroline-5-carboxylatesynthetase，OsP5CS)和脯氨酸转运(Proline transport，OsProT)基因的表达上调，因此脯氨酸含量增加。在ABA非依赖途径中，OsDREBA2A(Dehydration-responsive elementbinding 2A) 基因的表达增强，导致耐盐性提高。此外，ZFP179可以增加植物细胞的ROS清除活性，从而减少高盐胁迫下的氧化应激。另一种水稻C2H2锌指蛋白基因ZFP182编码具有核定位信号的蛋白质和富含亮氨酸的结构域，然而没有DLN-box/EAR-基序。ZFP182在成熟水稻植物的叶，茎，根和穗中组成性表达。对其转录水平和启动子的分析显示ZFP182由盐和ABA诱导，表明ZFP182可能通过ABA依赖途径在耐盐性中起重要作用。

Ma等在小麦中克隆了新的基因TaZNF(Triticum aestivum predicted Dof zincfinger protein)。TaZNF属于C2H2锌指转录因子家族。TaZNF的过表达提高了拟南芥的耐盐性。在盐胁迫下，转基因植物积累了大量的脯氨酸和叶绿素。此外，转基因植物通过减少气孔张开来保持较高的含水量以保护植物免受盐胁迫。这些结果表明，TaZNF确实与植物的耐盐性有关。

研究者已报道了在盐胁迫下其他C2H2锌指蛋白，包括编码STZ和3种拟南芥锌指蛋白的表达分析。在高盐胁迫下，4个锌指蛋白基因AZF1、AZF2、AZF3和STZ的表达水平均有所提高，但AZF2的表达水平未提高。在这四种锌指蛋白中，只有ABA处理强烈诱导AZF2 表达，其诱导动力学与高盐度引起的诱导相似。Guo等利用生物信息学方法和RT-PCR从水稻幼苗中分离到两个C2H2锌指蛋白基因RZF5和RZF71。表达分析表明，在水稻幼苗中用150 mMNaCl和20％聚乙二醇(PEG)6000处理显著增强了RZF5和RZF71的表达，而ABA处理对这些基因的表达几乎没有影响。RZF5和RZF71的过表达显著提高了转基因植物的抗盐性。