[发明专利]C2H2型锌指蛋白基因HSTL在调控水稻耐热性中的应用

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在调控水稻耐热性和培育耐热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在调控水稻耐热性和培育耐热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热性方面所发挥的功能，探究对水稻在高温胁迫中应答的调控机制，这对培育新的耐热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在调控水稻耐热性和培育耐热性水稻品种中的应用。

背景技术

全球变暖导致环境气温不断上升，使得高温胁迫更加严重。高温胁迫不仅制约植物的生长发育，而且还会导致农作物减产，威胁粮食安全，甚至危及人类生命。每种植物在每个生长发育阶段都有最适生长温度。例如，水稻种子萌发的最适温度为28～32℃，抽穗扬花期的最适温度为25～35℃。高温引起的胁迫会导致农作物产量和品质的损失。高温抑制了植物的光合作用，降低了叶绿素的合成，破坏了植物体内抗氧化酶的平衡，影响了膜的热稳定性和渗透调节。然而植物已经进化出一系列生理生化防御机制来应对高温胁迫。到目前为止，大量研究利用功能基因组学、蛋白质组学和转录组学等手段，获得了大量植物对高温胁迫响应的分子机制信息。例如，第三代基因编辑技术，即CRISPR/Cas9，在阐明与植物高温胁迫反应和耐性有关的机制上发挥着重要作用。但要将研究成果应用于生产实践中，我们还需更加完善植物调控高温的分子机制，为开发高温耐性的水稻品种，提高作物的产量和保证粮食安全提供理论基础。

C2H2锌指蛋白转录因子是植物中一类较大的转录因子家族，参与植物的生长发育以及对高温、干旱等多种非生物胁迫的响应。本实验室前期获得了一个水稻中花11耐高温突变体 hst，发现C2H2锌指蛋白转录因子HST(heat stress tolerance)基因发生了移码突变。HSTL (heat stress tolerance like)是HST的同源物，二者具有相同的锌指结构域，利用CRISPR/Cas9 技术获得了HSTL敲除突变体以及hstl/hst双突变体，发现二者的耐高温性显著增强。因此，本论文以HSTL转录因子为研究对象，以野生型ZH11、突变体hst、hstl 3-1、hstl 12-1和双突变体hstl/hst 3-2、hstl/hst 15-2为材料，探究HSTL对水稻高温胁迫应答的调控机制，为揭示水稻对耐高温性的分子机制提供理论依据，对培育高产、优质、抗逆的水稻新品种提供参考。

发明内容

为了解析水稻在高温胁迫中应答的分子生理机制，为培育耐热性的水稻品种提供基础，本发明提供了C2H2型锌指蛋白基因HSTL及其编码转录因子HSTL在调控水稻耐热性和培育耐热性水稻品种中的应用。本申请利用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热性方面所发挥的功能，探究对水稻在高温胁迫中应答的调控机制，这对培育新的耐热性水稻品种具有重要的意义。

为了实现上述的发明目的，本发明采用了以下的技术方案：

C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子HSTL在调控水稻耐热性和培育耐热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SEQ ID NO：1所示；其编码转录因子HSTL的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。

作为优选，C2H2型锌指蛋白基因HSTL及其编码转录因子HSTL通过负调控作用影响水稻耐热性。