水稻基因bsk3的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水稻基因BSK3的應(yīng)用，屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]BSKs屬于胞內(nèi)類(lèi)受體激酶家族蛋白，由激酶域和TPR結(jié)構(gòu)域組成。BSKs家族蛋白的功能于2008年首先在雙子葉植物擬南芥中發(fā)現(xiàn)，主要作用是正調(diào)油菜素內(nèi)酯信號(hào)通路，接收上游受體蛋白BRIl的信號(hào)并傳遞到下游磷酸酶BSUl。之后陸續(xù)在擬南芥中發(fā)現(xiàn)BSKs蛋白參與了抗病，抗鹽的生物和非生物脅迫。但是對(duì)于單子葉模式作物水稻來(lái)講，對(duì)于胞內(nèi)類(lèi)受體蛋白激酶家族的耐性的研宄還處于空白，此外水稻BSKs的功能未見(jiàn)研宄報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種水稻基因BSK3的應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。BSK3基因的核苷酸序列如序列表中序列I所示，其氨基酸序列如序列表中序列2所示。
[0005]本申請(qǐng)人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明水稻BSK3 C端TPR結(jié)構(gòu)域能夠抑制自身的功能，因此將包含激酶域的N端390個(gè)氨基酸(N390)作為高表達(dá)水稻BSK3來(lái)觀察作物耐熱和產(chǎn)量的農(nóng)藝性狀。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，過(guò)表達(dá)N390后，明顯增加了植物對(duì)高溫的耐受性和種子大小。此外，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蛋白N端起第215位氨基酸Ser是BSK3上保守的磷酸化位點(diǎn)，將其點(diǎn)突變?yōu)镚lu后，過(guò)表達(dá)在缺失突變體中同樣明顯增加了葉夾角角度和種子大小，以上結(jié)果對(duì)于解釋水稻作為耐熱和高產(chǎn)作物具有重要意義。
[0006]為此，本發(fā)明得出以下結(jié)論:編碼的BSK3激酶域的蛋白表達(dá)量升高或者將其N(xiāo)端第215位Ser轉(zhuǎn)變?yōu)镚lu之后，增加了水稻的種子大小和千粒重；提高BSK3的激酶域的蛋白表達(dá)量可以明顯提高水稻對(duì)熱的耐受力，可用于農(nóng)作物耐熱、高產(chǎn)品種的培育。
[0007]本發(fā)明取得的有益效果如下:本發(fā)明利用水稻基因BSK3來(lái)提高植物的耐熱性和產(chǎn)量，在水稻中提高這一基因的表達(dá)水平，可以提高植物的種子大小和在熱激條件下的存活率，上調(diào)下游熱激蛋白的表達(dá)量，從而提高植株的產(chǎn)量和耐熱性。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是N390過(guò)表達(dá)植物基礎(chǔ)耐熱性的表型觀察。
[0009]圖1中:(1)圖顯示的是野生型和N390過(guò)表達(dá)植物的熱激前的生長(zhǎng)表型比較。(2)圖顯示的是野生型和N390過(guò)表達(dá)植物在45 °C水浴下熱激15分鐘，恢復(fù)7天后的表型觀察。
(3)圖顯示的突變體和過(guò)表達(dá)植物在熱激前后N390蛋白的表達(dá)量觀察。上圖表示的蛋白表達(dá)情況，下圖麗春花紅染色表示上樣量。(4)圖顯示(2)圖中植物的存活率統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
[0010]圖2是野生型和過(guò)表達(dá)植物中熱激蛋白和葉綠素含量的比較。
[0011]圖2中:(1)圖顯示的是45°C熱激15分鐘條件下，熱激蛋白17.9和70在野生型突變體中不同熱激時(shí)間下的轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)，微管蛋白作為內(nèi)參。(2)圖顯示的是野生型和過(guò)表達(dá)植物中熱激恢復(fù)后葉綠素含量的變化。
[0012]圖3是N390蛋白表達(dá)后基因?qū)ΨN子表型的觀察。
[0013]圖3中:(I)圖是野生型、過(guò)表達(dá)植物、缺失突變體和亦2-4直物的種子表型觀察。
(2)圖中是(I)圖中植物的千粒重統(tǒng)計(jì)。
[0014]圖4是N端第215個(gè)Ser突變成Glu后(N390-S215E)后植物生長(zhǎng)的表型觀察。
[0015]圖4中:(I)圖顯示的是N390-S215E過(guò)表達(dá)到亦2的植物生長(zhǎng)表型觀察。轉(zhuǎn)基因后明顯增加了植物的葉夾角角度，增加了植物的光和效率。(2)圖顯示的是N390-S215E過(guò)表達(dá)到亦2-1中的種子表型觀察。過(guò)表達(dá)-202和28分別表示不同的轉(zhuǎn)基株系，標(biāo)尺表示I厘米。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例
[0017]1、N390過(guò)表達(dá)對(duì)提高植物的耐熱性實(shí)驗(yàn)
用弓I 物 N39 0-F: CACCATGGGCGGGCGCGTGTCCAAG 和 N3 90 -R:GTTCAATGTATCTTGCATTTGATTGGTCCAC 進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增得到水稻 BSK3 (基因號(hào):LOC_0s04g58750)基因激酶域編碼的N端390個(gè)氨基酸的核苷酸片段，用35S的強(qiáng)啟動(dòng)子過(guò)表達(dá)在野生型中獲得過(guò)表達(dá)植物。將野生型和過(guò)表達(dá)種子種在28°C弱光萌發(fā)4天后，移入Hoagland培養(yǎng)基中，16L/8D的光周期下，28°C生長(zhǎng)7天后，45°C水浴熱激15分鐘后，將植物重新放入16L/8D的光周期下，28°C恢復(fù)7天后照相。
[0018]2、突變體對(duì)熱激蛋白和葉綠素含量的影響
種子種在28°C弱光萌發(fā)4天后，移入Hoagland培養(yǎng)基中，16L/8D的光周期下，28°C生長(zhǎng)7天后，45°C水浴熱激處理，定量PCR分析熱激蛋白17.9和70。如圖4所示，熱激蛋白17.9和70均受熱激誘導(dǎo)，植株在正常生長(zhǎng)條件下不表達(dá)，熱激處理后開(kāi)始表達(dá)，而過(guò)表達(dá)中上調(diào)的水平遠(yuǎn)高于野生型，與植物的耐熱性提高相對(duì)應(yīng)。熱激處理的野生型和過(guò)表達(dá)植物恢復(fù)7天后，用80%的丙酮抽提葉綠素，分光光度計(jì)分別測(cè)量葉綠素a和b，然后統(tǒng)計(jì)總?cè)~綠素含量。
[0019]3、N390基因調(diào)節(jié)水稻種子的大小實(shí)驗(yàn)
轉(zhuǎn)基因過(guò)程中得到了共抑制的植物，植物中BSK3的表達(dá)量降低，即缺失突變體。突變體對(duì)照為已發(fā)表的水稻BRIl的缺失突變體亦2-么突變體種子變小。轉(zhuǎn)基因植物拿到純合體后，在室外大田與野生型和￠/價(jià)同種植，并統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量相關(guān)性狀。
[0020]4、S215E調(diào)節(jié)水稻種子的大小和株型實(shí)驗(yàn)
用引物 N390-S215E-F:GAGATGGTAAAAGCTACGAAACCAATCTGGCGTTTA 和 N390-S215E-R:TAAACGCCAGATTGGTTTCGTAGCTTTTACCATCTC進(jìn)行PCR擴(kuò)增得到N390-S215E，用35S的強(qiáng)啟動(dòng)子過(guò)表達(dá)在亦2中獲得過(guò)表達(dá)植物。過(guò)表達(dá)植物單株植物的葉夾角較對(duì)照明顯變大，增加了植物的光合效率，此外，過(guò)表達(dá)后植物的種子變大。
[0021]以上實(shí)施例證實(shí)，利用水稻BSK3基因，在水稻中提高這一基因的表達(dá)水平，可以提高植物的種子大小和在熱激條件下的存活率，上調(diào)下游熱激蛋白的表達(dá)量，從而提高了植株的產(chǎn)量和耐熱性，因此可用于農(nóng)作物高產(chǎn)、耐熱品種的培育。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水稻基因BSK3的應(yīng)用，其特征是編碼的BSK3激酶域的蛋白表達(dá)量升高或者將其N(xiāo)端第215位Ser轉(zhuǎn)變?yōu)镚lu，增加水稻的種子大小和千粒重；提高BSK3的激酶域的蛋白表達(dá)量，提高了水稻對(duì)熱的耐受力，用于農(nóng)作物耐熱、高產(chǎn)品種的培育。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了水稻中一種胞內(nèi)類(lèi)受體激酶BSK3基因的應(yīng)用。利用此基因提高植物的產(chǎn)量和抗熱性的方法。本發(fā)明所使用的水稻BSK3基因其核苷酸序列是序列表中序列1中的DNA序列；其所編碼的氨基酸序列是序列表中序列2氨基酸殘基序列。實(shí)驗(yàn)證明，將上述基因在水稻中過(guò)表達(dá)后，可以提高植物的產(chǎn)量和在熱激條件下的存活率，并提高下游熱激蛋白的表達(dá)量，從而提高植株的耐熱性。在利用分子育種提高農(nóng)作物高產(chǎn)和抗熱上有重要作用。
【IPC分類(lèi)】A01H5-00, C12N15-29, C07K14-415
【公開(kāi)號(hào)】CN104531720
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410832924
【發(fā)明人】湯文強(qiáng), 張寶文
【申請(qǐng)人】河北師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日