本研究聚焦于植物基因工程,探讨OsSAP5基因在提高水稻幼苗耐旱性方面的潜力。通过分析OsSAP5基因的CDS序列(SEQ ID NO.1)和全长序列(SEQ ID NO.2),我们在日本晴水稻品种中敲除OsSAP5基因。实验结果显示,敲除OsSAP5基因的突变体在干旱条件下成活率和含水量显著下降,从而证实了OsSAP5基因在调控水稻幼苗干旱抗性中的关键作用。这一发现为开发耐旱水稻品种提供了宝贵的遗传资源。
背景技术
水稻( Oryza Sativa
L.)是人类重要的粮食作物之一,耕种与食用的历史都相当悠久。全世界有一半的人口食用稻,主要在亚洲、欧洲南部和热带美洲及非洲部分地区。稻的总产量占世界粮食作物产量第三位。
近年来,全球高温天气频发,而随着高温天气的频发,部分水稻种植地区会因高温而缺水,导致农业用地干旱,对水稻安全生产造成严重威胁。干旱胁迫会导致水稻叶片卷曲、ABA积累、气孔导度下降、光合作用减弱,叶片生长大幅减弱,从而造成营养供给不足、淀粉含量下降、垩白率增加,最终影响稻米品质。因此,探索高产高抗的水稻品种对水稻育种至关重要。
据报道,植物逆境胁迫相关蛋白(SAP)是一类具有A20/AN1锌指结构域的锌指蛋白,也称为 ZFPs (Zinc-finger proteins)家族蛋白,在植物生长发育和逆境响应中发挥重要作用。水稻中有18个SAP蛋白,OsSAP1是植物中第一个被报道的具有A20/AN1 结构域的锌指蛋白,在烟草中超表达 OsSAP1
,植株更加抗冷、耐盐、耐旱。 OsSAP8
过表达烟草和水稻种子对盐、干旱、冷胁迫的耐受力增强。粳稻中 OsSAP9
( ZFP177
)对冷和高温胁迫均产生应答, OsSAP9
转基因植株对盐和干旱胁迫更敏感。水稻 OsSAP4
( ZFP185
)可以影响赤霉素和脱落酸的生物合成,增加水稻对非生物胁迫的敏感性。 OsSAP7
( ZFP173
)过表达水稻植株的耐旱性降低。过表达 OsSAP11
下调了赤霉素生物合成基因的表达,限制细胞伸长,导致水稻植株矮化。OsSAP1和OsSAP11均能与类受体蛋白激酶OsRLCK253互相作用,增强植株对非生物逆境的耐受响应。水稻过表达 OsSAP16
植株气孔导度下降,光合作用增强,对干旱胁迫的抗性增强。而 OsSAP16
突变体在低温下萌发率下降,过表达 OsSAP16
的种子低温萌发增强。
OsSAP5是水稻SAP家族中的重要成员,虽被报道可能参与水稻灌浆期高温响应,但仅在拟南芥中进行了表型验证,并未在水稻中开展其功能研究,OsSAP5调控水稻干旱胁迫方面也尚未见研究报道。
实现思路