[发明专利]铜离子转运蛋白基因OsCOPT7在水稻选育中的应用

说明书

本发明公开了铜离子转运蛋白基因OsCOPT7在水稻选育中的应用，属于植物基因工程领域。OsCOPT7基因编码蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，CDS序列如SEQ ID NO.2所示。本发明通过构建OsCOPT7基因超表达(OE)和敲除(CRISPR)转基因材料，发现OsCOPT7超表达家系单株产量下降，而OsCOPT7敲除家系产量显著提高，通过将该基因的编码区进行缺失突变提高了水稻产量。因此，OsCOPT7基因可用于水稻选育中以提高水稻产量，其在基因工程育种中有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种铜离子转运蛋白基因OsCOPT7在水稻选育中的应用。

背景技术

铜(Cu)是植物必需的微量营养元素，参与植物生长发育过程中的许多生理生化反应。缺铜会导致生长下降，并会影响不同表型，如幼叶褪绿，叶片卷曲等(袁金红等.植物铜转运蛋白的结构和功能.Chinese Bulletin of Botany,2016,51(6):849-858；Deng Fetal..A member of the heavy metal P-type ATPase OsHMA5 is involved in xylemloading of copper in rice.Plant Physiol,2013,163:1353-1362)。若升高铜离子浓度则会产生毒性，因为大量游离的铜离子会产生活性氧(ROS)破坏DNA，蛋白质和脂质(Wei QLetal..Altered Expression of OsAAP3 Influences Rice Lesion Mimic and LeafSenescence by Regulating Arginine Transport and Nitric OxidePathway.International Journal of Molecular Sciences,2021,22:2181.)。

Cu作为植物生长必需微量元素，在植物体吸收矿质营养的同时潜伏着金属离子的毒性，导致植物进化出复杂的调节网络来保持并紧密地调节体内铜离子的平衡(Wintz Hetal..Expression profiles of Arabidopsis thaliana in mineral deficienciesreveal novel transporters involved in metal homeostasis.J Biol Chem,2003,278:47644-47653)。例如：COPT1和COPT5能够与水稻黄单胞菌相互作用介导水稻中Cu离子的转运吸收，并最终通过影响木质部Cu的含量介导水稻抗白叶枯病害(Yuan Metal..Molecular and functional analyses of COPT/Ctrtype copper transporter-like gene family in rice Yuan et al.BMC Plant Biology,2011,11:69)。

本发明通过对OsCOPT7进行过量表达和敲除，发现该基因负调控水稻单株籽粒产量，可为培育绿色高效抗逆水稻品种提供重要的理论依据和基因资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜离子转运蛋白基因OsCOPT7在水稻选育中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明以水稻的铜转运蛋白基因家族成员OsCOPT7基因为对象，通过基因工程手段构建了OsCOPT7超量表达(OE)和敲除(CRISPR)转基因材料。通过对T2代转基因家系的表型鉴定，发现OsCOPT7超表达家系单株产量下降(图1-2)，而OsCOPT7敲除家系单株产量显著提高(图4-5)。

本发明通过将OsCOPT7基因的编码区进行缺失突变，发现其能够提高水稻产量，因此，OsCOPT7基因可用于水稻选育中。所述的水稻选育为提高水稻产量。具体可通过降低OsCOPT7基因的表达或使OsCOPT7基因功能缺失来提高水稻单株籽粒产量，达到提高水稻产量的目的。