本技术公开了OsHTT4蛋白在调控水稻耐热能力和产量中的应用。本发明利用CRISPR/Cas9基因编辑系统对水稻OsHTT4基因进行突变,构建得到了OsHTT4蛋白功能缺失突变体株系。对所得突变体株系进行热胁迫发现,抑制OsHTT4蛋白的表达可以显著提高水稻对热胁迫的耐受能力。此外,抑制OsHTT4蛋白的表达可以显著提高水稻的每穗粒数、单株产量、分蘖数和结实率,提高水稻产量。基于此,本发明还提供了一种提高水稻对热胁迫耐受能力和/或产量的方法,有利于耐热胁迫且高产的水稻品种的培育。
背景技术
非生物胁迫(如高温、低温、干旱、水涝、高盐等)是影响作物产量和质量的重要因素。近几十年来,人类活动的频繁加剧了温室气体的排放,导致温室效应不断积累,造成全球气候变暖,且增温速度显著,比过去两千年来的任何时候都快,增大了影响作物产量的热损害事件发生的概率。更频繁、极端和漫长的热浪将危及粮食安全。
水稻是最重要的粮食作物之一,是一种对热量较为敏感的植物,温度已成为制约其产量和质量的主要环境因素之一。作为固着生物,水稻在经历高温时无法移动到有利的环境中。因此,暴露在高温环境中时,水稻会遭受热胁迫,使其生长、发育和代谢受到严重影响,甚至致命,导致水稻产量大幅下降。除培育耐热的水稻新种质外,目前尚无理想的环境热胁迫的方法,而不断挖掘与水稻抗热胁迫能力相关的蛋白,对耐热水稻新种质的培育具有重要意义。
热激转录因子(heat shock transcription factors,HSFs)是植物热应激响应的关键调节因子,可分为HSFA、HSFB和HSFC三类,A类HSFs主要负责热激基因的表达调控,B类和C类因缺少短肽AHA基元而不具备激活功能。植物HSFs参与了对高温、高盐、干旱以及氧化胁迫等多种逆境胁迫的响应,通过过表达HSFs可以提高植物的耐热性等。如过表达TaHsfA6b的小麦植株耐热性增强,拟南芥AtHsfA4a可增强植株对盐和氧化胁迫的耐受性,起被敲除后植株对盐高度敏感。但不同植物HSFs所参与的逆境胁迫并不相同,无法基于同类基因进行预期,且HSFs在提升植物对逆境胁迫的耐受能力的同时也并不一定能提高产量。如无论对OsHsf18进行超表达还是干扰,水稻的结实率都降低,千粒重下降。
实现思路