本发明涉及生物,具体涉及去饱和酸脂肪酶在抗水稻黑条矮缩病毒中的应用,尤其涉及一种植物去饱和酸脂肪酶osfad7在抗水稻黑条矮缩病毒中的应用。
背景技术:
1、水稻是最主要的粮食作物之一,维持着世界过半人口的生存问题。水稻病毒种类多,危害重,防治难,对水稻生产危害巨大。水稻黑条矮缩病毒(rice black-streakeddwarf virus,rbsdv)是一种双链rna病毒,属于呼肠孤病毒科(reoviridae)、斐济病毒属(fijivirus),可由昆虫介体灰飞虱传播,危害水稻、小麦、玉米及其它多种禾本科杂草,能引起水稻黑条矮缩病、小麦绿矮病和玉米粗缩病,造成巨大的产量和经济损失。目前尚无有效的化学药剂可以防治植物病毒病,而传统的"治虫防病"策略已不能满足当前农业生产需要。培育抗病毒病新品种是最经济、安全、有效的途径,已成为病毒病绿色防控的主流趋势。
2、高等植物中,三种含c18的脂肪酸(fatty acids,fas)是最常见的不饱和脂肪酸(unsaturated fas,ufas),即油酸(18:1)、亚油酸(18:2)、亚麻酸(18:3)。而植物中不同脂肪酸及其衍生物的相对丰度主要受到脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturases,fads)及其相关酶的调节。ω-fads是植物脂肪酸去饱和过程中最重要、用途最广的一类酶。fad7负责催化c18:2合成18:3。拟南芥fad7/fad8双突变体中,c18:3不饱和脂肪酸和ros水平显著降低,导致其对一些病原细菌更加敏感;烟草中fad7的沉默使植物对细菌、卵菌和病毒侵染的敏感性增强。fad7也参与植物对非生物胁迫的响应。过表达fad7促进了烟草的低温耐受性,而fad7的反义抑制则增强了对盐胁迫和干旱胁迫的敏感性,表明fad7有助于植物对寒冷,盐胁迫和干旱的适应性。截止目前为止,有关水稻fad7在水稻抗rbsdv侵染中的作用仍不明确。本发明通过基因工程技术,获得可稳定遗传的过表达osfad7转基因水稻。表型观察发现,转osfad7基因对水稻的生长发育无显著性影响。分别对野生型水稻和过表达转基因水稻进行rbsdv接种实验,结果显示过表达osfad7基因能够显著增强水稻对rbsdv的抗性。本发明对于选育抗rbsdv的水稻品种具有重要的意义。
技术实现思路
1、一方面,本发明提供了一种去饱和酸脂肪酶,所述去饱和酸脂肪酶的氨基酸序列与seq id no.1相比具有至少70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.1%、99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%或99.9%的序列同一性。优选的,所述去饱和酸脂肪酶的氨基酸序列如seq id no.1所示。
2、在一个实施方式中,所述去饱和酸脂肪酶为osfad7,优选的,所述去饱和酸脂肪酶来源于水稻。
3、另一方面,本发明还提供了上述去饱和酸脂肪酶的编码基因,优选的,所述基因的序列如seq id no.2所示。
4、另一方面,本发明还提供了包含上述去饱和酸脂肪酶或其编码基因的生物材料。所述生物材料选自:包含上述去饱和酸脂肪酶或其编码基因的载体,或者,包含上述去饱和酸脂肪酶或其编码基因的宿主细胞。
5、另一方面,本发明还提供了包含上述编码基因的载体,或者,包含所述载体的宿主细胞。
6、在一个实施方式中,所述载体包括克隆载体和表达载体。
7、在一个实施方式中,所述载体为植物表达载体。
8、在一个实施方式中,所述的载体为可转染或转化植物细胞的表达载体。
9、在一个实施方式中,所述的载体为农杆菌ti载体。
10、在一个实施方式中,所述载体的骨架为pgwb系列载体如pgwb501,pgwb502,pgwb415,pgwb505,或pcambia系列载体,如pcambia1300,pcambia1301,pcambia1302,pcambia2300,pcambia2301等系列,或pbi系列载体如pbi101,pbi121,pbi221等。
11、在一个实施方式中,所述载体是环状的或线状的。
12、本文所用术语“载体”是指设计用于在不同宿主细胞之间转移的核酸构建体。“表达载体”是指具有外源细胞中掺入和表达异源dna片段的能力的载体。许多原核和真核表达载体可商购获得。选择合适的表达载体是本领域技术人员所熟知的。
13、在一个实施方式中,所述宿主细胞为原核细胞或真核细胞。
14、在一个实施方式中,所述原核细胞来源于大肠杆菌、酵母或农杆菌。
15、在一个实施方式中,所述的细胞为植物细胞。
16、在一个实施方式中,所述的植物选自下组:单子叶植物、双子叶植物、裸子植物或其组合。
17、在一个实施方式中,所述的植物包括:拟南芥、小麦、大麦、燕麦、玉米、水稻、高粱、粟、大豆、花生、烟草、番茄、拟南芥、马铃薯、白菜、油菜、生菜、黄瓜、茼蒿、空心菜等、或其组合。
18、在一个实施方式中,所述宿主细胞是用选自下组的方法将上述核酸构建物导入细胞的:农杆菌转化法、基因枪法、显微注射法、电击法、超声波法和聚乙二醇(peg)介导法。
19、另一方面,本发明还提供了上述去饱和酸脂肪酶,或者,包含上述去饱和酸脂肪酶或其编码基因的生物材料在制备性状改良的植物中的用途。
20、另一方面,本发明还提供了一种制备性状改良的植物的方法,所述方法包括在植物细胞、植物种子、植物组织、植物部分或者植物中过表达上述去饱和酸脂肪酶的步骤。
21、在一个实施方式中,所述方法包括利用表达载体过表达上述去饱和酸脂肪酶,或将所述去饱和酸脂肪酶整合到植物基因组过表达所述去饱和酸脂肪酶。
22、在一个实施方式中,所述植物为经性状改良的植物细胞或愈伤组织再生为植物体,从而获得性状改良的植物。
23、另一方面,本发明还提供了一种性状改良的植物,其为上述方法制备得到的植物。
24、另一方面,本发明还提供了一种制备杂交植物的方法,所述杂交植物为利用上述方法制备得到的植物与其他植物杂交得到的植物。
25、在一个实施方式中,所述性状改良为提高植物对黑条矮缩病毒的抗性;在一个实施方式中,所述黑条矮缩病毒为水稻黑条矮缩病毒。
26、具体而言,过表达上述去饱和酸脂肪酶的植物与没有过表达上述去饱和酸脂肪酶的植物相比,能够显著增强植物对rbsdv(水稻黑条矮缩病毒)侵染的抗性(包括发病植株的表型症状和病毒含量)。受到rbsdv(水稻黑条矮缩病毒)侵染后,过表达上述去饱和酸脂肪酶的植物的发病症状会显著减轻、病毒积累量也会显著降低。
27、在一个实施方式中,所述植物包括任何可进行转化技术的高等植物类型,包括单子叶植物、双子叶植物和裸子植物。
28、在一个实施方式中,所述的植物选自下组:禾本科植物、豆科植物、十字花科植物、茄科、伞形科、或其组合。
29、在一个实施方式中,所述的植物包括:拟南芥、小麦、大麦、燕麦、玉米、水稻、高粱、粟、大豆、花生、烟草、番茄、拟南芥、马铃薯、白菜、油菜、菠菜、生菜、黄瓜、茼蒿、空心菜、芹菜、油麦菜、或其组合;优选的,所述植物为水稻。
30、本发明中的“过表达”是指所述转基因植物的目的基因的表达量或活性或表达水平要高于对照植物。在一个实施方式中,上述过表达可以通过引入表达载体来过表达目的基因来实现;其他的实施方式中,上述过表达也可以通过在植物中引入额外的目的基因的拷贝、通过增加目的基因的拷贝数来实现;其他的实施方式中,还可以通过对目的基因的启动子优化来实现,比如,通过将目的基因的原始启动子替换为活性更高的启动子来实现目的基因的过表达。
31、与现有技术相比,本发明的优点和有益效果是:
32、本发明通过基因工程技术,获得可稳定遗传的过表达osfad7转基因水稻。通过比较野生型和过表达转基因水稻对rbsdv的耐受性,发现过表达osfad7的转基因水稻植株能显著增强水稻对rbsdv侵染的抗性(包括发病植株的表型症状和病毒含量)。因此,本发明成功通过转基因方式获rbsdv侵染抗性转基因水稻,对农业发展和国家粮食安全具有重要意义。
1.一种制备性状改良的植物的方法,所述方法包括在植物细胞、植物种子、植物组织、植物部分或者植物中过表达去饱和酸脂肪酶的步骤;所述去饱和酸脂肪酶为osfad7,所述性状改良为提高植物对黑条矮缩病毒的抗性。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括利用表达载体过表达所述去饱和酸脂肪酶,或将所述去饱和酸脂肪酶整合到植物基因组过表达所述去饱和酸脂肪酶。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述植物为单子叶植物或双子叶植物。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述植物为单子叶植物,优选,水稻。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述去饱和酸脂肪酶的氨基酸序列与seqid no.1相比具有至少70%的序列同一性。
6.一种制备杂交植物的方法,所述杂交植物为利用权利要求1-5任一方法制备得到的植物与其他植物杂交得到的植物。
7.去饱和酸脂肪酶或其编码基因或包含所述去饱和酸脂肪酶的生物材料在制备性状改良的植物中的用途,所述去饱和酸脂肪酶为osfad7,所述性状改良为提高植物对黑条矮缩病毒的抗性。
8.根据权利要求7所述的用途,其特征在于,所述生物材料选自:包含所述去饱和酸脂肪酶或其编码基因的载体,或者,包含所述去饱和酸脂肪酶或其编码基因的宿主细胞。
9.根据权利要求7所述的用途,其特征在于,所述植物为单子叶植物或双子叶植物,优选,水稻。
10.根据权利要求7所述的用途,其特征在于,所述去饱和酸脂肪酶的氨基酸序列与seqid no.1相比具有至少70%的序列同一性。
