CDSS1基因在调控水稻非生物胁迫中的应用

本发明属于生物，具体涉及cdss1基因在调控水稻非生物胁迫(低温、干旱与淹水等逆境胁迫)中的应用。

背景技术：

1、水稻在我国南北稻区广泛种植，低温、干旱、淹水是生产上高发的三类非生物胁迫灾害，且常常在同一生长季先后发生。冷害会造成水稻秧苗生长停滞、分蘖推迟；干旱会抑制植株光合作用与光合产物转运，最终导致结实率下降；淹水则会引发根系缺氧腐烂，大幅降低成苗率。传统抗逆育种多针对单一胁迫开展材料筛选，培育出的品种很难同时抵御多种逆境。同时，植物逆境抗性属于多基因控制的复杂性状，依靠常规杂交育种改良抗逆性状，育种周期漫长。wrky基因家族已被证实参与水稻抗逆信号调控网络，但目前完成功能验证的 wrky基因大多仅响应单一逆境，可同时调控低温、干旱、淹水三类胁迫的基因资源仍较为匮乏。本申请发明人从水稻品种中花11中分离得到wrky家族基因cdss1（cold,drought and submergence sensitive 1）；功能试验证实，该基因对水稻多重抗逆性起负调控作用，对该基因进行编辑使其功能失活后，水稻植株对低温、干旱、淹水的耐受能力均显著提升。目前尚未见该基因相关功能的公开报道，本发明即围绕cdss1的这一应用展开。

技术实现思路

1、本发明提供cdss1基因在调控水稻抗逆性中的应用,cdss1基因的序列满足下列任一条件即可：

2、（1）seq id no.1 所示第 1~1728 位核苷酸序列，即cdss1基因的 mrna 序列；

3、（2）由条件（1）的序列依据遗传密码子简并性衍生、且编码相同蛋白质的 dna 序列；

4、（3）由条件（1）或（2）的序列与启动子连接得到的重组 dna。

5、本发明所述应用可通过如下方式实现：以cdss1基因序列作为探针筛选 cdna 文库或基因组文库，或以水稻rna为模板，采用rt-pcr扩增技术，均可获取该基因及其同源序列。将cdss1基因全长编码序列导入植物表达载体并转化水稻，获得的过表达转基因株系对低温、干旱、淹水的胁迫耐受能力下降；利用crispr等基因编辑工具使水稻内源cdss1基因功能失活或者下调该基因的表达水平，得到的突变体对上述三种逆境的耐受能力显著提高。以上结果证明，cdss1基因为水稻抗逆性负调控因子。

6、基于上述特性，本发明的应用方案具体为：通过敲除、抑制或者沉默cdss1基因，提升水稻耐冷、耐旱、耐淹能力；通过提高cdss1基因的表达水平，降低水稻的逆境抗性。

7、有益效果：

8、本研究从水稻品种中花11中克隆得到cdss1基因全长cdna，构建获得过表达株系（coe-1、coe-2）与 crispr/cas9 编辑突变体（cdss1-1、cdss1-2）（见图1）。对三叶期幼苗分别开展 4℃低温、20% peg6000 模拟干旱、完全淹水胁迫处理，胁迫结束恢复培养后，cdss1基因敲除突变体植株存活率高于野生型，而过表达株系存活率低于野生型（见图2）。

9、本发明仅通过对内源cdss1基因进行敲除即可增强水稻多重抗逆能力，因此cdss1基因可直接作为水稻多重抗逆分子育种的基因编辑靶点，具备育种应用价值。

1.cdss1基因在提高水稻抗逆能力中的应用，其特征在于：所述cdss1基因的核苷酸序列如seq id no.1所示；所述提高水稻抗逆能力的方式为：通过crispr/cas9基因编辑技术，敲除cdss1基因，实现水稻在低温、干旱和淹水胁迫下的存活率显著提高。