[发明专利]水稻水杨酸羟基化酶及其编码基因和应用

说明书

本发明公开了一种水稻水杨酸羟基化酶及其编码基因和应用。本发明对四个水稻水杨酸羟基化酶及其编码基因的功能进行了研究，并构建了单敲、双敲、四基因敲除突变体。实验结果表明，水稻水杨酸羟基化酶敲除突变体中，参与植物抗病的樱花素含量有所增加，敲除转基因水稻提高了对多种病原菌的抗性。本发明对于明确SA在水稻免疫等方面的作用及其抗病性水稻的育种有重要意义。

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体涉及水稻水杨酸羟基化酶及其编码基因和应用。

背景技术

水杨酸(Salicylic acid,SA)是植物体中一种重要的植物激素，在植物防御外界病原菌入侵过程中起到关键的调节作用，是植物抗病过程中重要的信号分子。普遍认为在拟南芥等双子叶植物中，SA在抵抗活体营养型和半活体营养型病原菌中起正调控作用。早期有关SA的代谢研究主要集中在糖基化和酯化。近年来，Zhang等(2013，2017)报道了拟南芥水杨酸羟基化酶AtSA3H和AtSA5H，能分别催化SA生成2,3-二羟基苯甲酸(2,3-DHBA)和2,5-DHBA，协同维持SA的动态平衡，调控拟南芥叶片衰老和对病原细菌Pst DC3000的抗性。体内外的实验结果表明，拟南芥UDP-糖基转移酶(UGT76D1)能对二羟基苯甲酸进行葡萄糖或者木糖基化。超表达UGT76D1的转基因植株提高了SA积累和抗病相关基因的表达，增强了对病原菌的抗性(Huang et al.,2018)。通过对SA代谢基因的研究，对明确其在作物免疫等方面的作用非常有意义，并可通过基因编辑技术有效地利用这些基因于作物抗病育种。

根据同源性分析推测水稻中存在4个编码SAHs的基因(暂命名为OsSAH1-4)，与拟南芥等双子叶植物相比，水稻中SA含量约高出两个数量级(Silverman et al.,1995；Yanget al.,2004)，暗示水稻中SA合成和代谢机制与拟南芥相比会有较大差异。然而有关水稻SA代谢的研究还非常有限。因此，加速水稻SA代谢相关基因的研究，有助于揭示其抗病的分子机制，进而为作物抗病性的遗传改良提供依据。

发明内容

本发明的目的是提供水稻水杨酸羟基化酶及其编码基因和应用。

第一方面，本发明保护方法A或方法B。

方法A：培育转基因植物的方法，包括如下步骤：同时降低目的植物中OsSAH1蛋白、OsSAH2蛋白、OsSAH3蛋白和OsSAH4蛋白的表达量和/或活性，得到转基因植物；所述转基因植物具有如下(a1)和/或(a2)所述的性状：

(a1)对病原菌的抗性高于所述目的植物；

(a2)樱花素含量高于所述目的植物。

方法B：培育转基因植物的方法，包括如下步骤：同时沉默或抑制目的植物中OsSAH1蛋白的编码基因、OsSAH2蛋白的编码基因、OsSAH3蛋白的编码基因和OsSAH4蛋白的的编码基因的表达，得到转基因植物；所述转基因植物具有如下(a1)和/或(a2)所述的性状：

(a1)对病原菌的抗性高于所述目的植物；

(a2)樱花素含量高于所述目的植物。

所述转基因植物产量不低于所述目的植物。

所述OsSAH1蛋白为如下如下(A1)或(A2)或(A3)：

(A1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(A2)来源于水稻且与(A1)具有98％以上同一性且具有相同功能的蛋白质；

(A3)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

所述OsSAH2蛋白为如下如下(B1)或(B2)或(B3)：

(B1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；