[发明专利]水稻孕穗期耐冷性相关的OsLEA9蛋白及其相关生物材料与应用

说明书

本发明提供调控基因表达的物质在调控水稻孕穗期耐冷性中的应用或在制备调控水稻孕穗期耐冷性产品中的应用，所述基因编码OsLEA9蛋白。本发明采用CRISPR/Cas9技术敲除了水稻OsLEA9基因，获得了孕穗期耐冷性明显提高的水稻新种质。本发明提高了水稻孕穗期耐冷性，创新了水稻耐冷种质资源，对新品种培育、环境卫生和粮食安全具有重要意义，具有重大的应用推广价值。

技术领域

本发明涉及生物技术领域中水稻孕穗期耐冷性相关的OsLEA9蛋白及其相关生物材料与应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)起源于热带和亚热带地区，是世界上超过一半人口的主要粮食作物，在其整个发展过程中对冷胁迫很敏感。低温不仅影响水稻植株的生长发育，也是限制水稻生产和地理分布的主要环境因素之一。在全球极端天气事件频繁发生的背景下，种植在高纬度和高海拔等低温地区的水稻在生殖阶段将更频繁的遭遇低温冷害。因此，尤其是在高纬度和高海拔地区，生殖阶段的低温胁迫已成为水稻生产的主要限制因素。

水稻低温冷害主要指水稻遭遇连续或短期低温最低临界温度以下的低温影响，从而使水稻生育延迟，严重时还造成营养或生殖器官遭到破坏，从而导致水稻不能正常发育而减产的现象。水稻在全生育期都容易遭遇低温冷害。根据低温发生的时期，可以分为营养生长期(萌发期和幼苗期)冷害、生殖生长期(孕穗期和开花期)冷害。营养生长期的冷胁迫往往导致幼苗成活率低，幼苗生长缓慢，分蘖减少；生殖生长期冷害是指水稻从生殖生长开始到开花期间受到外界环境的低温胁迫，最终导致花粉发育不正常、花药不能正常裂开散粉、散落到柱头上的花粉不能正常地萌发受精继而影响正常开花授粉形成空粒的现象。由于孕穗期和开花期冷害的发生时期十分接近，生产实际中有时较难将两者严格分开来，常将两者合称为孕穗开花期冷害。这其中因孕穗期时遭遇的冷害将会对产量造成不可逆的损失而显得尤为重要。

因此，孕穗期冷害是影响水稻产量最严重的时期，对水稻孕穗期耐冷性研究具有十分重要的意义。但是利用传统育种方法培育耐冷水稻品种周期长，进展比较缓慢，而利用基因工程技术可以直接在基因水平上改造植物的遗传背景，定向改造植物的遗传性状。发掘水稻孕穗期耐冷基因对培育耐冷水稻新品种具有十分重要的理论和实践意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何调控水稻孕穗期耐冷性。

本发明提供了调控基因表达的物质在调控水稻孕穗期耐冷性中的应用或在制备调控水稻孕穗期耐冷性产品中的应用，所述基因编码OsLEA9蛋白，所述OsLEA9蛋白是如下A1)、A2)或A3)的蛋白质：

A1)氨基酸序列是序列表中SEQ ID No.1的蛋白质；

A2)将A1)的蛋白质经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有75％以上的同一性且具有调控水稻孕穗期耐冷性活性的蛋白质；

A3)在A1)或A2)的N末端或/和C末端连接蛋白质标签得到的融合蛋白质。

其中，SEQ ID No.1由93个氨基酸残基组成。

上述蛋白质可来源于水稻。

上述应用中，蛋白质的同一性是指氨基酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站点测定氨基酸序列的同一性，如NCBI主页网站的BLAST网页。例如，可在高级BLAST2.1中，通过使用blastp作为程序，将Expect值设置为10，将所有Filter设置为OFF，使用BLOSUM62作为Matrix，将Gap existence cost，Per residue gap cost和Lambda ratio分别设置为11，1和0.85(缺省值)并进行检索一对氨基酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同一性的值(％)。

上述应用中，蛋白质所述75％以上的同一性可为至少75％、80％、85％、90％、95％、98％、99％或100％的同一性。