[发明专利]OsGA2蛋白、编码基因或与其相关的生物材料在调控植物稻瘟病抗性中的应用

说明书

本发明涉及基因编辑技术领域，特别是涉及OsGA2蛋白、编码基因或与其相关的生物材料在调控植物稻瘟病抗性中的应用。本发明研究发现所述OsGA2蛋白或与其相关的生物材料具有调控稻瘟病的抗性的作用，通过敲除OsGA2基因，降低OsGA2蛋白的表达量，可以提高水稻稻瘟病的抗性，而过表达OsGA2基因，提高OsGA2蛋白的表达量，可以降低水稻稻瘟病的抗性。通过对水稻稻瘟病抗性基因OsGA2的鉴定及应用，育种家可开发出适合各地不同水稻种植区域的抗稻瘟病水稻品种，这将为水稻粮食增产提供重要保障。

技术领域

本发明涉及基因编辑技术领域，特别是涉及OsGA2蛋白、编码基因或与其相关的生物材料在调控植物稻瘟病抗性中的应用。

背景技术

水稻作为我国的主要粮食作物之一，在我国各地广泛种植，但我国作为人口大国，为了满足日益增长的粮食需求，到2030年，产量必须增加40％以上^[1]。这一挑战必须通过开发耐生物和非生物胁迫的高产水稻品种来克服^[2]。在生物胁迫中，稻瘟病是对水稻高产最有害的威胁^[3,4]。稻瘟病是危害水稻生产最严重的真菌病害之一，是水稻田间的一种常见病害，具有危害时间长、侵染部位多和症状多样等特点^[5]。稻瘟病的发生易使得水稻的生长过程受到影响，进而导致水稻产量减少、质量降低。水稻稻瘟病在水稻的生长全周期内均有可能发生，根据受害时期和部位的不同，可分为苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟和谷粒瘟等，其中较为常见的是叶瘟和穗颈瘟，其对水稻产量影响较为严重。稻瘟病的病原菌在26～28℃的湿润条件下繁殖速度较快，而日光照射会对其繁殖起到抑制作用。当水稻出现稻瘟病时，患病植株通常呈褐色，并夹杂大量的灰色霉层，如不及时采取措施，秧苗则会逐渐出现卷曲和死秧现象^[6]。

Gadd45基因是在水稻中发现的全新的基因，在植物中没有被研究过，但是动物中的Gadd45基因却被广泛研究。动物中首次发现的Gadd45基因是在受到与生长停滞相关的各种应激后，在诱导的基础上鉴定的，因此被命名为生长抑制和DNA损伤诱导型(growtharrest and DNA-damage inducible)基因^[7]。gadd基因首次从中国仓鼠卵巢(CHO)细胞中克隆得到，作为在暴露于紫外线(UV)辐射后持续上调的转录因子的一个子集，在许多情况下，gadd基因作为生长阻滞和DNA损伤修复基因，与其他DNA损伤剂，包括甲基甲磺酸甲酯(MMS)、过氧化氢和N-乙酰氧基-2-乙酰氨基氟丁二烯都可行使生长停止信号作用^[8]。Gadd45a是这100多个cDNA克隆集合中的第45个成员。Gadd45a对与DNA损伤、细胞凋亡、细胞周期检验点控制、细胞损伤和其他生长调节过程有关的多种药物有反应。Gadd45蛋白同样参与了多种细胞过程，通常与应激信号和其他生长调节途径相关^[9]。Gadd45a被报道可以在人类细胞暴露于电离辐射(IR)后以TM依赖和蛋白激酶非依赖的方式诱导^[10]。这种诱导受p53调控^[11]，事实上，Gadd45a是第一个被发现受p53转录调控的应激基因^[12]。Gadd45b最初克隆为IL-6诱导的M1D+髓系前体细胞终末分化和生长阻滞后表达的基因。Gadd45g最初是作为T细胞中早期IL-2响应基因克隆的。所有三个成员都对与生长控制相关的各种环境因素做出响应。这三种蛋白质在后生动物中高度保守，尽管昆虫中只有一个Gadd45基因，与Gadd45g相似，表明这可能是祖先基因。这些蛋白质都很小(18kDa)，带很高的负电荷，并且定位于细胞核中^[13]。

Gadd45基因作为应激相关基因在动物中具有多种功能，但其在水稻中的同源基因OsGA2的功能在植物中未被报道。

参考文献：

[1]Khush GS(2005)What it will take to feed 5.0billion rice consumersin 2030.Plant Mol Biol 59:1–6.