本發(fā)明涉及植物育種，尤其涉及gsp5蛋白或其編碼基因在負(fù)調(diào)控植物抗旱性中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、作為重要的糧食作物之一，水稻的產(chǎn)量提升對(duì)保障糧食安全至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有高產(chǎn)水稻品種依賴于大量灌溉用水，即便是溫和的水分虧缺也會(huì)造成水稻嚴(yán)重減產(chǎn)。培育節(jié)水抗旱不減產(chǎn)或少減產(chǎn)的水稻新品種可以有效解決農(nóng)業(yè)用水資源短缺問題。然而，由于脅迫相關(guān)性狀的復(fù)雜性和田間環(huán)境的多樣性，通過傳統(tǒng)育種途徑培育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種相對(duì)困難。隨著分子設(shè)計(jì)育種的興起，為單一品種聚合多種性狀基因提供了可能。然而，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)往往存在互相關(guān)聯(lián)，目前已鑒定和可利用的抗逆基因仍然有限，對(duì)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的遺傳平衡機(jī)制尚不清楚，嚴(yán)重制約了分子設(shè)計(jì)策略在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)育種中的應(yīng)用。

2、干旱脅迫對(duì)植物的生長(zhǎng)和生產(chǎn)具有顯著的抑制作用。為了應(yīng)對(duì)干旱脅迫，植物發(fā)展出了復(fù)雜的避旱、耐旱及抗旱適應(yīng)機(jī)制，利用多種策略進(jìn)行反應(yīng)。例如縮短生命周期或加速開花以避開干旱，通過優(yōu)化水分利用(如發(fā)展深而厚的根系、關(guān)閉氣孔和增加葉片角質(zhì)層的厚度)來抵御干旱，以及提高細(xì)胞滲透壓強(qiáng)度或增加抗氧化能力等來應(yīng)對(duì)干旱。一般而言，植物對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)過程涉及脅迫信號(hào)的感知、傳導(dǎo)和放大，隨之在形態(tài)、生理和分子水平上發(fā)生改變。在已知的抗旱通路中轉(zhuǎn)錄因子扮演著不可或缺的角色。

3、然而，目前用于抗旱性改良的基因大多通過異源表達(dá)或過表達(dá)實(shí)現(xiàn)，不利于其在分子聚合育種中的應(yīng)用。隨著分子設(shè)計(jì)育種的興起和基因編輯技術(shù)的高速發(fā)展，急需鑒定更多用于提高水稻耐旱性的候選基因。特別是抗旱負(fù)調(diào)控因子，可以通過基因編輯方法對(duì)植物內(nèi)源基因進(jìn)行加工，這一加工過程雖然依賴于外源性dna的導(dǎo)入，但在隨后的雜交過程中可快速分離，從而產(chǎn)生完全不攜帶外源dna片段的植物個(gè)體，能夠直接在作物中應(yīng)用，極大地縮短育種年限。因此，尋找并克隆抗旱負(fù)調(diào)控基因?qū)τ趯?shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的育種目標(biāo)具有重要的指導(dǎo)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供gsp5蛋白或其編碼基因在負(fù)調(diào)控植物抗旱性中的應(yīng)用。

2、第一方面，本發(fā)明提供gsp5蛋白，或其編碼基因，或包含其編碼基因的生物材料在調(diào)控植物抗旱性中的應(yīng)用；所述調(diào)控為負(fù)調(diào)控。

3、本發(fā)明進(jìn)一步提供gsp5蛋白，或其編碼基因，或包含其編碼基因的生物材料在培育高抗旱性植物中的應(yīng)用。

4、本發(fā)明進(jìn)一步提供gsp5蛋白，或其編碼基因，或包含其編碼基因的生物材料在植物抗旱種質(zhì)資源改良中的應(yīng)用。

5、進(jìn)一步地，通過降低所述植物中所述的gsp5蛋白的表達(dá)水平，提高所述植物的抗旱性。

6、進(jìn)一步地，所述gsp5蛋白包括如下任意一種氨基酸序列：

7、(1)如seq?id?no.1所示的氨基酸序列；

8、(2)如seq?id?no.1所示的氨基酸序列經(jīng)一個(gè)或多個(gè)氨基酸的替換、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列。

9、優(yōu)選地，如上氨基酸序列(2)與氨基酸序列(1)的相似度在99％、98％、97％、95％、90％、85％或80％以上。

10、進(jìn)一步地，所述gsp5蛋白的編碼基因包括如下任意一種核苷酸序列：

11、(1)如seq?id?no.2所示的核苷酸序列；

12、(2)如seq?id?no.2所示的核苷酸序列經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)核苷酸的替換、缺失或插入獲得的能夠編碼具有相同功能蛋白的核苷酸序列；

13、(3)在嚴(yán)格條件下可以與如seq?id?no.2所示的核苷酸序列進(jìn)行雜交的核苷酸序列。

14、優(yōu)選地，如上核苷酸序列(2)與核苷酸序列(1)的相似度在99％、98％、97％、95％、90％、85％或80％以上。

15、進(jìn)一步地，所述植物為單子葉植物或雙子葉植物，優(yōu)選為水稻。

16、第二方面，本發(fā)明提供一種核酸，所述核酸包括如seq?id?no.3、seq?id?no.4或seq?id?no.5所示的核苷酸序列。

17、其中，seq?id?no.3和seq?id?no.4為經(jīng)過突變的gsp5蛋白的編碼基因序列。seqid?no.5為本發(fā)明所涉及的grna的序列。

18、本發(fā)明進(jìn)一步提供包括所述核酸的生物材料。

19、進(jìn)一步地，所述生物材料為表達(dá)盒、載體或轉(zhuǎn)基因細(xì)胞。

20、本發(fā)明所述轉(zhuǎn)基因細(xì)胞不包括具備獨(dú)立發(fā)育成完整個(gè)體能力的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞，也即是不包括植物品種。

21、第三方面，本發(fā)明提供一種培育轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括：

22、調(diào)控所述植物中g(shù)sp5蛋白的表達(dá)水平；

23、所述包括如下任意一種氨基酸序列：

24、(1)如seq?id?no.1所示的氨基酸序列；

25、(2)如seq?id?no.1所示的氨基酸序列經(jīng)一個(gè)或多個(gè)氨基酸的替換、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列；

26、優(yōu)選地，通過如下任意一種方法調(diào)控所述植物中g(shù)sp5蛋白的表達(dá)水平：

27、轉(zhuǎn)基因、雜交、回交、自交或無性繁殖；

28、所述轉(zhuǎn)基因優(yōu)選包括：ti質(zhì)粒、植物病毒載體、直接dna轉(zhuǎn)化、顯微注射、基因槍、電導(dǎo)或農(nóng)桿菌介導(dǎo)中的一種或多種方法。例如通過如上任意方法實(shí)現(xiàn)rna干擾，達(dá)到降低gsp5蛋白的表達(dá)水平的目的?；蚴腔赾rispr/cas9技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)突變，達(dá)到降低gsp5蛋白的表達(dá)水平的目的。

29、進(jìn)一步地，所述crispr/cas9技術(shù)基于如seq?id?no.5所示的grna。

30、進(jìn)一步地，所述crispr/cas9技術(shù)基于pbgk032載體。載體pbgk032公開于yuminglu,xiao?ye,renming?guo，jing?huang,wei?wang,jiuyou?tang,longtao?tan,jiankangzhu,chengcai?chu,yangwen?qian,molecular?plant,2017,doi:10.1016/j.molp.2017.06.007。

31、本發(fā)明具備如下有益效果：

32、本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，gsp蛋白參與植物對(duì)于干旱脅迫的調(diào)控，gsp蛋白的編碼基因被敲除的水稻株系，表現(xiàn)出明顯的抗旱能力提升。本發(fā)明提供的gsp蛋白及其編碼基因和應(yīng)用可以應(yīng)用于培育高抗旱性植物和植物的抗旱種質(zhì)資源改良，在植物育種領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.gsp5蛋白，或其編碼基因，或包含其編碼基因的生物材料在調(diào)控植物抗旱性中的應(yīng)用；所述調(diào)控為負(fù)調(diào)控。

2.gsp5蛋白，或其編碼基因，或包含其編碼基因的生物材料在培育高抗旱性植物中的應(yīng)用。

3.gsp5蛋白，或其編碼基因，或包含其編碼基因的生物材料在植物抗旱種質(zhì)資源改良中的應(yīng)用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，通過降低所述植物中所述的gsp5蛋白的表達(dá)水平，提高所述植物的抗旱性。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，所述gsp5蛋白包括如下任意一種氨基酸序列：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，所述gsp5蛋白的編碼基因包括如下任意一種核苷酸序列：

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，所述植物為單子葉植物或雙子葉植物，優(yōu)選為水稻。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，所述生物材料為表達(dá)盒、載體或轉(zhuǎn)基因細(xì)胞。

9.一種核酸，其特征在于，所述核酸包括如seq?id?no.3、seq?id?no.4或seq?id?no.5所示的核苷酸序列。

10.一種培育轉(zhuǎn)基因植物的方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及植物育種技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及GSP5蛋白或其編碼基因在負(fù)調(diào)控植物抗旱性中的應(yīng)用。本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)了GSP5蛋白可以負(fù)調(diào)控植物的抗旱性，通過敲除植物中GSP5蛋白的編碼基因可以有效提高植物的抗旱能力。本發(fā)明提供的GSP5蛋白及其編碼基因和應(yīng)用對(duì)于研究水稻干旱脅迫應(yīng)答分子機(jī)理，以及通過基因編輯方法培育耐旱水稻新品種拓展了有效解決方案，在植物育種領(lǐng)域具有重要價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：童紅寧,牛梅,王士梅,楊彥釗,殷文超,孟文靜,董娜娜,劉霽虹,李熙成,劉彥希
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19