[发明专利]提高水稻盐和氧化胁迫耐受性的OsDHHC09蛋白基因及其应用

说明书

本发明属于植物基因工程领域，公开了一个正调控水稻盐和氧化胁迫耐受性基因OsDHHC09的克隆及应用。研究发现，OsDHHC09基因存在两种剪接方式。通过基因工程技术分别将两种剪接方式的OsDHHC09基因过表达入水稻中，均改善了盐和氧化胁迫下转基因水稻的生长以及生殖状况，具体表现为增加了转基因水稻的有效穗和千粒重。因此，OsDHHC09可以用于培育高产优质水稻品种，对开发利用并改良盐碱地具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体的说，本发明涉及提高水稻盐和氧化胁迫耐受性的OsDHHC09蛋白基因及其应用。

背景技术

水稻是世界上第二大谷类作物，为盐敏感植物。由盐胁迫导致的水稻减产，是我国亟待决绝的问题之一。随着人口数量的不断增加、耕地面积的不断减少和盐碱地面积的不断扩大，人们对提高水稻产量以及推进盐碱地农业可持续发展的需求日益迫切。发掘优异耐盐碱基因，培育耐盐碱性强的水稻新品种使其可以在盐碱地生长并保证产量，是解决该问题的重要生物途径之一。

蛋白质翻译后的各种修饰是植物传递盐信号的重要方式之一，这些翻译后修饰过程受到一系列修饰酶和去修饰酶的严格调控，使得在某一瞬间细胞中蛋白质表现出某种稳定或动态的特定功能。S-酰化是一种重要的可逆修饰，由S-酰基转移酶（Protein S-acyltransferases，PATs，也称为DHHCs）催化，调控蛋白质转运和亚细胞定位、稳定性、脂筏易位、聚集、与效应分子的相互作用。其动态可逆性主要由PATs和APTs（Acylproteinthioesterases，APTs）执行（曾慧, 田野, 林建中, 等. 植物中蛋白质S-酰化修饰的研究进展[J]. 植物生理学报, 2021,57(5):1055-1064.）。依据蛋白质结构的不同，将PATs分为三大类：（1）MBOAT类；（2）Longindomai类；（3）DHHC-CRD类。其中DHHC-CRD类是真核生物PATs中最为著名的蛋白家族，其最大的特点在于其半胱氨酸富集区（Cysteine-rich domain，CRD）含有一个极为保守的DHHC-motif（Asp-His-His-Cys）。目前水稻中对OsDHHC蛋白的研究甚少。OsDHHC01被报道可以增加水稻和油菜的分蘖数和籽粒产量（Zhou, B., Lin,J.Z., Peng, D., Yang, Y.Z., Guo, M., Tang D.Y., Tan, X.F. and Liu, X.M.(2017) Plant architecture and grain yield are regulated by the novel DHHC-type zinc finger protein genes in rice (Oryza sativa L.). Plant Sci. 254, 12-21；Peng, D., Tan, X., Lin, Z., Yuan, D., Lin, J., Liu, X., Jiang, Y. and Bo,Z. (2018) Increasing branch and seed yield through heterologous expression ofthe novel rice S-acyl transferase gene OsPAT15 in Brassica napus L. CellDeath Dis. 9,1238.）。OsDHHC13正向调节氧化应激反应（Liu, X.M., Wang, W.W., Yang,Y.Z., Xia, M.L., LI, X., Zuo, D.L. and Lin, J.Z.（2016）Preliminary study on arice OsDHHC13 gene involving in the response to oxidative stress. J. Hunan.Univ.（Nat Sci）. 043, 110-117.）。水稻STRK1蛋白N端3个S-酰化位点突变后，其传递盐胁迫信号的能力丧失（Zhou, Y., Liu, C., Tang, D., Yan, L., Wang, D., Yang, Y.,Gui, J., Zhao, X.Y., Li, L., Tang, X.D., Yu, F., Li, J.L., Liu, L.L., Zhu,Y.H., Lin, J.Z. and Liu, X.M. (2018) The receptor-like cytoplasmic kinaseSTRK1 phosphorylates and activates CatC, thereby regulating H2O2 homeostasisand improving salt tolerance in rice. Plant Cell. 30, 1100-1118.），推测有相应的OsDHHC蛋白参与水稻的盐胁迫信号离子传递调控网络。因此，找到参与水稻调控盐胁迫信号转导的OsDHHC蛋白基因对构建水稻的理想株型、提高水稻产量、改良盐碱地具有重要意义。