[发明专利]水稻OsNDPK1基因在提高植物抗病性方面的应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一个水稻OsNDPK1基因在提高植物抗病性方面的应用。

背景技术

NDPK（nucleoside diphosphate kinase）广泛存在于动物、真菌、植物和原核生物中，NDPK是一种磷酸化蛋白，其主要功能是通过催化NDP和NTP之间磷酸基的转移反应来维持细胞内NTP浓度，为核酸的合成提供原料(Sonia D, et al., 2006)。植物中存在三种NDPKs，NDPK1是主要的形式，存在于细胞质中，占总NDPKs的70%左右，而且在分生组织中表达水平较高(Dorion S, et al., 2006 )。NDPK2主要参与一些信号途径，与光敏色素有关(Matsushita Y, et al., 2002)。NDPK3主要存在于线粒体膜间隙中，与腺苷核酸转运蛋白相互作用(Knorpp C, et al., 2003 )。

在植物中，NDPKs对伤害(Cipollini G, et al., 1997 )、热刺激(Engel M, et al., 1998 )、光敏色素B(Wagner P D, et al., 2000)、UV-B光照(Harris N, et al., 1994)、氧胁迫(Escobar M, et al., 2001)和激素(Choi G, et al. 1999)等的反应说明NDPKs在植物生长中也起一定的调节作用。迄今为止，已经克隆到NDPK基因的物种有菠菜（Spinacia oleracea）(Nomura T, et al., 1992)、豌豆（pisum sativum） (Finan P M, et al., 1994)、番茄（Lycopersicon esculentum）(Harris N, et al., 1994)、燕麦（avena sativa）(Sommer D, et al., 1994)、水稻（Oryza sativa）(Yano A, et al., 1993)等，但是NDPK在植物生长发育过程中的作用还不是很清楚。

关于水稻OsNDPK1基因的研究较少，已有研究表明OsNDPK1定位于细胞质中（Kihara A, et al., 2011）。水稻感染白叶枯病菌后OsNDPK1的表达量上升(Cho SM, et al., 2004)，暗示着OsNDPK1可能与抗病有关。本研究从病斑症状和Trypan Blue染色两个方面进行观察比较，结果发现过表达OsNDPK1的转基因植株对细菌性病原菌Pst DC3000和真菌性病原菌BC22均有抵抗作用，说明NDPK1在植物抗病过程中起一定作用。过表达OsNDPK1对转基因拟南芥抗病性增强的研究为研究BR抗病性提供了理论基础。

发明内容

1. 本发明的目的在于确定OsNDPK1在提高植物抗病性方面的功能，涉及OsNDPK1在植物抗病性方面的应用，以改良作物农艺性状、提高作物产量。

2. 为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了在拟南芥中过表达OsNDPK1基因，统计接种细菌性病原菌丁香假单胞杆菌（Pseudomonas syringae pv tomato DC3000，Pst DC3000）和真菌病原菌灰葡萄孢（Botrytis Cinerea，BC22）后过表达OsNDPK1基因的拟南芥的发病情况，结果发现，过表达OsNDPK1基因后拟南芥植株的抗病性增强。

3. 所述OsNDPK1基因，基因序列号为Os07g0492000，蛋白序列号为GI:50096951，CDS全长为683bp，编码149个氨基酸。

4. 本发明的技术方案涉及OsNDPK1基因在提高植物抗病性方面的应用。

5. 将OsNDPK1基因超表达后获得了抗病性增强的转基因拟南芥。

6. 本发明利用RT-PCR技术检测4周龄的拟南芥（WT）和过表达OsNDPK1基因的拟南芥（OsNDPK1-OE）在接种病原菌48小时后，抗病相关基因PR1和NPR1基因的表达变化。研究结果表明OsNDPK1-OE中抗病关键基因表达量明显高于WT。