[发明专利]水稻花期干旱胁迫应答蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种水稻花期可以有效应答干旱胁迫的蛋白及其编码基因，以及这种基因的调控元件在水稻抗旱中的应用。

背景技术

随着世界环境的变化和人口数目的增多，粮食问题越来越突出，尤其是对于人口基数大的发展中国家。水稻是在亚洲地区广泛种植的一种主要粮食作物，已经有上千年的种植历史。但是水稻的种植对淡水资源的需求量很大。随着全球气候的不断变化，在一些地区已经出现了气候的异常，如雨季，河流汛期的改变等等，会造成一些水稻主要产区的水资源的短缺，对水稻的产量影响很大。在我国的北方地区温度条件已经可以满足水稻的生长，而且由于北方地区昼夜温差大的气候特点反倒会促进水稻糖分的积累，种出的水稻具有口感好，糖粉积累多等优点，只是因为水资源不够丰富而没办法大力推广种植，所以在全国范围内对于耐旱品种的研究和推广就很有必要。  

水稻作为一种淡水资源依存度比较高的农作物，对干旱非常敏感。与其他植物相比，水稻对水分胁迫更为敏感，水分亏缺会使植株发育受阻，分蘖减少，花粉败育，产量减少等。植物生理学家和育种专家对水稻的长期种植实践和观察发现，生殖发育时期有几个阶段对外界逆境非常敏感，此时遭受胁迫可能会导致产量的大幅度下降，比如说水稻的第一苞分化至颖花原基分化始期（决定花的个数），减数分裂期（决定雌雄育性），灌浆期（决定种子饱满程度，千粒重）。这些时期遭受干旱胁迫会使得花的个数减少、颖花退化、空瘪等（杨弘远编著. 水稻生殖生物学. 2005，浙江大学出版社）。

近年来对于植物对干旱响应过程的研究表明，植物遭遇干旱逆境时，植物体迅速感知外部信号，并迅速传导到细胞内部，进而激活许多干旱胁迫应答基因的表达，在植物体内产生大量的特异性蛋白，协同调节植物生理生化一级代谢的变化，从而提高对干旱的耐性。同时随着水稻全基因测序工作的完成，针对水稻组织的全基因组表达技术如基因芯片、蛋白质组分析等的不断发展和完善，使得我们分析克隆水分亏缺条件下的响应基因，进而从中发现新的抗旱基因和抗旱调控元件成为可能。

发明内容

本发明的目的是提供一个来源于水稻的可应答干旱胁迫的蛋白及其编码基因，以及该编码基因的调控元件在报告水稻干旱程度中的应用。

本发明对处于花期的水稻进行干旱胁迫处理，利用基因芯片技术进行转录谱分析，筛选出一个干旱胁迫后诱导表达的基因Os01g0702500。Os01g0702500是一个脱水素蛋白，能稳定细胞膜和许多大分子的结构以避免脱水对细胞造成的伤害，在抗旱过程中起到重要作用。 对基因Os01g0702500进一步分析后发现，该基因的表达图谱具有非常高的专一性，且该基因的启动子为诱导型启动子，故Os01g0702500仅在受到干旱胁迫的水稻花穗中特异表达，以抵御干旱逆境。利用这一特性，本发明在该基因的启动子3’端连接一个报告基因GUS，在植物受到干旱逆境胁迫时，报告基因便开始表达，经过一种便捷有效的染色方法就可以估量植物水分的缺失，以便及时补救，有效减少甚至避免损失。

Os01g0702500蛋白及其编码基因的特性让我们对此基因在研究抗旱功能方面有很高的期望，对深入研究植物抗旱机制及功能有重大意义。而该基因的启动子不仅可以通过驱动报告基因表达提供了一种检测植物遭受干旱胁迫程度的手段，同时这个启动子还可以驱动其他抗旱基因，使植物受到干旱胁迫时超量表达特定的抗旱蛋白，以抵御干旱的伤害。因而本发明涉及的这种可以有效应答水稻干旱胁迫的蛋白及其编码基因，以及这种基因的有效的专门响应干旱刺激的启动元件在水稻抗旱中应用前景广阔。

本发明所提供的可应答干旱的基因，名称为Os01g0702500，来源于水稻（Oryza sativa ssp. japonica）；是下述氨基酸残基序列之一：

1）序列SEQ ID No:1;

2）将序列SEQ ID No:1的氨基酸残基序列经过一至二十个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且对植物的生长发育具有调控作用的蛋白质。

序列SEQ ID No:1由188个氨基酸残基组成。

编码本发明Os01g0702500，是下述核苷酸序列之一： 

1) 序列SEQ ID No:2的核苷酸序列；

2) 编码序列SEQ ID No:1蛋白质序列的DNA；

3) 与序列SEQ ID No:2限定的核苷酸序列具有90％以上同源性且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列；