[发明专利]水稻基因OsGDSL1及其抗稻瘟病的应用

说明书

本发明提供了一种水稻基因OsGDSL1及其抗稻瘟病的应用，该基因的开放阅读框长1119bp，编码一种类GDSL脂肪酶，由372个氨基酸组成。本发明通过构建水稻过表达载体pCXUN‑HA‑OsGDSL1，借助农杆菌介导水稻成熟胚转化技术获得OsGDSL1过表达水稻植株，通过对野生型和过表达OsGDSL1水稻植株进行稻瘟病菌接种实验，结果显示过表达OsGDSL1提高了水稻植株对稻瘟病菌的抗性，表明该基因可用于培育抗稻瘟水稻品种。

技术领域

本发明属于水稻培育领域，具体涉及一种水稻OsGDSL1基因及其过表达载体在水稻抗稻瘟病中的应用。

背景技术

水稻是重要的经济作物之一，世界一半以上的人口都以水稻为主食，在粮食生产中占有及其重要的地位，稻瘟病菌引起的稻瘟病是影响水稻高质高产的主要病害。该病害具有爆发性强的特点，可导致水稻减产，甚至绝收的灾难性后果。当前，随着人们发现稻瘟病菌可侵染小麦、大麦、玉米等禾本科作物，该病害吸引了科学界更多的关注。一直以来，许多科学家致力于寻找有效防控稻瘟病的方法，以缓解粮食短缺和安全可能带来的问题。实践证明，培育与种植抗病水稻品种是目前最经济、最有效的、最绿色环保的防治稻瘟病的措施。

脂肪酶（Lipase）是一类可降解脂肪的羧基酯水解酶，将甘油三酯水解生成甘油和脂肪酸。大多数的脂肪酶都含有信号肽，都以丝氨酸残基（Ser）为活动中心，根据活性中心保守序列，脂肪酶可分为两类，即GxSxG的脂肪酶，和GDSL脂肪酶。在GxSxG脂肪酶中，Ser常出现在活性中心和催化位点；而在GDSL脂肪酶中Ser一般出现在靠近N端的区域。

GDSL脂肪酶是脂肪酶家族中的一个新亚家族。该家族酶活性位点位置非常灵活，活性位点与底物结合从而改变了酶的构象，因此，该类酶具有广泛的底物结合性，并且功能也呈现出多样性。基因的位置影响其功能，该家族基因的分布呈现基因簇形式，例如脂肪酶家族OsGILP基因在水稻12条染色体上的均有分布，并且大多数基因分布在端粒末端着丝粒附近。

脂肪酶广泛的存在于植物、动物、微生物中，并在植物组织器官，例如根、茎、叶、花、果实、种子均有积累。其种类繁多，功能各异。虽然该家族基因的研究起步较晚，相关功能研究报道较少，但是相关研究表明该家族基因参与代谢油脂，调控植物生长发育，以及抗逆反应。

GDSL脂肪酶还参与了植物生长发育过程，拟南芥中脂肪酶RGE1调控种子萌发时胚胎的发育。此外，柱头上也存在另一种GDSL脂肪酶EXL4，该蛋白是花粉壁蛋白，可调控水化作用，促进花粉管的形成，有利于精子和胚珠的结合。番茄脂肪酶GDSL1是控制果皮角质沉淀的关键蛋白，可决定果实表皮的厚度，还影响了果实对外界环境的适应能力。油菜GDSL脂肪酶基因BnLIP1不仅能参与油脂代谢，还可能与开花，荚果发育有关。

植物GDSL脂肪酶在非生物胁迫下能够行使其功能。辣椒GDSL脂肪酶GDSL-lipase1 (CaGL1)受茉莉酸甲酯(Me-JA)和人为造伤快速上调表达，但对水杨酸（SA）、乙烯（ET）或是烟草花叶病毒处理不敏感。水稻基因组至少编码了113个GDSL脂肪酶(OsGLIPs）。水稻GDSL脂肪酶数量之庞大得益于大规模的基因串联重复事件。该家族基因呈现组织专一表达，其中38个OsGLIPs基因在花柱头、萌发阶段的种子特异表达，其余部分基因仅在根部表达。此外，OsGLIPs基因受多种非生物胁迫诱导，例如干旱、盐、冷热胁迫。OsGLIPs还响应生物胁迫，据报道OsGLIP1和OsGLIP2负调控水稻免疫反应。植物激素SA或病原菌侵染抑制了这两个基因的转录表达。过表达OsGLIP1或OsGLIP2均降低了水稻对细菌、真菌的抵抗能力，反之亦然。