本发明涉及一种水稻基因oscbsx3及其应用,属于水稻抗病育种。
背景技术:
1、由稻瘟病菌(magnaportheoryzae)引起的稻瘟病给水稻生产造成极大损失,严重威胁世界粮食生产安全。目前,稻瘟病的防治主要依赖于种植水稻抗病品种,并以农药防治为辅助。由于可持续绿色防控稻瘟病是水稻稳产保障粮食安全的重大需求。然而,最大的瓶颈是抗病资源的缺乏及其合理利用。因此,培育与种植抗病水稻品种仍然是水稻育种工作的重中之重。
2、胱硫醚β合成酶(cystathionineβ-synthase,cbs)结构域是一类具有结合腺苷酸及其衍生物(如:单磷酸腺苷(amp)、二磷酸腺苷(adp)、三磷酸腺苷(atp)和s-腺苷甲硫氨酸)能力的保守功能域,广泛存在于细菌、酵母、动物和植物中。该结构域含有多种功能,包括细胞质靶向、氯离子通道亚细胞定位(clc)、蛋白-蛋白相互作用、蛋白调节、细胞能量状态传感器和细胞内离子强度等。
3、目前,在真细菌和真核生物中均发现含有cbs结构域的蛋白(cbs domaincontaining proteins,cdcps)。其中,在拟南芥和水稻中分别含有34个和59个家族成员。在拟南芥中,含有cbs结构域的蛋白(cbsx1、cbsx2和cbsx3)被认为是普遍存在的氧化还原调节剂,可调节铁氧化还蛋白和还原型烟酰腺嘌呤二核苷磷酸中的硫氧还原蛋白,在胁迫的条件下对调节细胞发育并维持体内平衡发挥着重要作用。此外,转录组学和蛋白质组学研究发现,含有cbs结构域的蛋白在病毒、真菌、盐胁迫和草酸处理的植物中表现出不同的表达谱,表明该家族成员可能在植物的胁迫响应中发挥重要作用。然而,到目前为止,只有少数含有cbs结构域的蛋白被研究鉴定,该家族的大多数成员仍未被研究报道。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题,在于提供一种水稻基因oscbsx3及其应用,采用基因编辑技术手段,将水稻oscbsx3基因进行敲除,显著性地提高水稻抗稻瘟能力,该基因的遗传改良在水稻抗病育种中具有显著的应用价值。
2、本发明通过下述方案实现:一种水稻基因oscbsx3,其特征在于,其核苷酸序列如seq id no.1所示,其编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。
3、oscbsx3基因编辑载体的构建方法如下:通过设计oscbsx3的crispr/cas9靶点引物,如seq id no.3所示,然后,利用酶切连接的方法,将目标基因的靶点引物连接到基因编辑载体pylcrispr/cas9pubi-h中,将连接产物转化大肠杆菌感受态细胞,涂布于含有50mg/l kan lb平板培养,37℃倒置培养18h,通过菌落pcr筛选阳性转化子,测序比对正确后菌液加入终浓度为15%的甘油,混匀后存于-80℃冰箱。
4、oscbsx3-ko水稻株系的获得与验证方法如下:将上述验证所得的农杆菌转入水稻愈伤组织中,经过筛选、分化、生根后得到阳性的oscbsx3敲除株系,并通过pcr扩增潮霉素抗性基因片段鉴定植株的真实性,提取水稻叶片dna,设计靶标区域上下游验证引物,如seqid no.4所示,扩增靶标区域,将扩增产物测序,获得的测序结果与oscbsx3原始开放式阅读框进行比对,即可获得oscbsx3-ko水稻株系。
5、oscbsx3基因编辑载体的构建方法中的靶点正向引物的核苷酸序列为:oscbsx3-osu6at1f:gccgcgggcatcgacgttcatggacgg,靶点正向引物的核苷酸序列为:oscbsx3-osu6at1r:aaacccgtccatgaacgtcgatgcccg
6、oscbsx3-ko水稻株系的获得与验证方法中正向验证引物的核苷酸序列为:oscbsx3-ko-f:5'cgtcctcaagggagcaaa 3',正向验证引物的核苷酸序列为:oscbsx3-ko-r:5'tctcaaagtggcactcaacc 3'。
7、一种水稻基因oscbsx3在水稻抗稻瘟病中的应用。
8、本发明的有益效果为:
9、1、本发明通过对野生型和oscbsx3基因编辑水稻植株进行稻瘟病菌接种实验,结果显示oscbsx3基因编辑突变体显著性提高了水稻植株对稻瘟病菌的抗性,表明该基因可用于培育抗稻瘟水稻品种;
10、2、本发明的方法简单易操作,并能获得具有抗稻瘟能力的水稻株系,在水稻抗病育种上具有一定的实用性;
11、3、本发明oscbsx3基因缺失可明显增强水稻的抗稻瘟能力。
1.一种水稻基因oscbsx3,其特征在于,其核苷酸序列如seq id no.1所示。
2.根据权利要求1所述的一种水稻基因oscbsx3,其特征在于,其编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。
3.一种水稻基因oscbsx3的构建方法,其特征在于,oscbsx3基因编辑载体的构建方法如下:通过设计oscbsx3的crispr/cas9靶点引物,如seq id no.3所示,然后,利用酶切连接的方法,将目标基因的靶点引物连接到基因编辑载体pylcrispr/cas9pubi-h中,将连接产物转化大肠杆菌感受态细胞,涂布于含有50mg/lkan lb平板培养,37℃倒置培养18h,通过菌落pcr筛选阳性转化子,测序比对正确后菌液加入终浓度为15%的甘油,混匀后存于-80℃冰箱。
4.根据权利要求3所述的一种水稻基因oscbsx3的构建方法,其特征在于,oscbsx3-ko水稻株系的获得与验证方法如下:将上述验证所得的农杆菌转入水稻愈伤组织中,经过筛选、分化、生根后得到阳性的oscbsx3敲除株系,并通过pcr扩增潮霉素抗性基因片段鉴定植株的真实性,提取水稻叶片dna,设计靶标区域上下游验证引物,如seq id no.4所示,扩增靶标区域,将扩增产物测序,获得的测序结果与oscbsx3原始开放式阅读框进行比对,即可获得oscbsx3-ko水稻株系。
5.根据权利要求3所述的一种水稻基因oscbsx3的构建方法,其特征在于,oscbsx3基因编辑载体的构建方法中的靶点正向引物的核苷酸序列为:oscbsx3-osu6at1f:gccgcgggcatcgacgttcatggacgg,靶点正向引物的核苷酸序列为:oscbsx3-osu6at1r:aaacccgtccatgaacgtcgatgcccg。
6.根据权利要求4所述的一种水稻基因oscbsx3的构建方法,其特征在于,oscbsx3-ko水稻株系的获得与验证方法中正向验证引物的核苷酸序列为:oscbsx3-ko-f:5'cgtcctcaagggagcaaa 3',正向验证引物的核苷酸序列为:oscbsx3-ko-r:5'tctcaaagtggcactcaacc 3'。
7.一种水稻基因oscbsx3在水稻抗稻瘟病中的应用。