OsbZIP72基因在调控水稻叶片光合效率及光保护能力中的应用

本发明属于植物分子育种，具体涉及osbzip72基因在调控水稻叶片光合效率及光保护能力中的应用。

背景技术：

1、水稻是世界一半以上人口的主食，提供了人们每天高达80％的热量，种植面积达到1.3亿公顷。然而，随着可用耕地面积的减少，增加粮食产量以养活日益增长的人口变得愈发具有挑战性。现今，研究者们在提高水稻产量方面颇费苦心，育种家们对不同规模植物模型进行探索预测，指出可以以提高光合作用的效率为途径来提高作物产量，即高光效育种。光合作用的本质是光能到化学能的转换，但大多数情况下植物所接受的能量超过其所能转化的能量，如果过量的光不能及时耗散掉，会诱导活性氧的产生，对植物造成伤害，导致光氧化损伤，并由于光抑制而降低光合作用的效率和生产力。为了避免这一点，开花植物已经发展出多种光保护机制，其中最具有应用价值的便是非光化学猝灭(npq)机制(俗称“热耗散”)，它能将多余的光能转化为热量，在一定程度上保护植物免受强光危害，在水稻中ospsbs1基因是npq诱导的重要组分之一。

2、前期的研究发现，转录因子osbzip72可以结合非光化学淬灭诱导关键基因ospsbs1的启动子并促进其表达，并且在83份含有osbzip72结合元件的核心种质材料中发现osbzip72的表达量与ospsbs1的表达量及npq值呈显著正相关。这表明osbzip72在调控ospsbs1基因表达从而适应强光胁迫中起到了举足轻重的作用。多效性基因ghd7具有增加每穗粒数、增加株高以及大大延迟抽穗期的作用，同时ghd7还可以正向调控水稻氮素利用效率和水稻产量，分子生物学试验结果表明转录因子osbzip72与ghd7存在相互作用。本发明综合考察了osbzip72超量表达材料在叶绿素荧光参数、波动光下的npq值、光响应曲线及田间农艺性状，进一步挖掘了osbzip72超量表达材料高光效育种中的应用价值。

技术实现思路

1、本发明发现osbzip72在调控ospsbs1基因表达从而适应强光胁迫中起到了举足轻重的作用，综合考察osbzip72超量表达材料在叶绿素荧光参数、波动光下的npq值、光响应曲线及田间农艺性状。结果表明，osbzip72超量表达材料在光照时能够快速诱导npq，加强了植株的光保护能力，还测定了osbzip72超量表达水稻和野生型材料的光响应曲线，结果显示osbzip72对水稻光合速率有促进作用。最后通过对osbzip72超量表达水稻的维管束性状和农艺性状进行考察，发现osbzip72超量表达水稻的穗颈直径、生物量、穗长、一次枝梗数及二次枝梗数均高于wt，说明osbzip72超量表达水稻具有更优异的田间表型。

2、本发明提供了osbzip72基因在如下a1)-a4)中的任一种中的应用：

3、a1)调控植物光合效率和/或光保护能力；

4、a2)制备调控植物光合效率和/或光保护能力产品；

5、a3)调控植物维管束相关性状、抗倒伏和/或植物产量相关性状；

6、a4)制备调控植物维管束相关性状、抗倒伏和/或植物产量相关性状产品。

7、进一步地，所述植物包括水稻，所述osbzip72基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

8、进一步地，所述维管束相关性状包括穗颈直径、大维管束数、小维管束数、单个大维管束平均面积、单个小维管束平均面积、大维管束总面积以及小维管束总面积。

9、进一步地，所述植物产量相关性状包括生物量、地上部分干重、穗重、一次枝梗数和二次枝梗数。

10、进一步地，所述植物表现出如下中的全部或部分：

11、b1)光合效率增加和光保护能力增强；

12、b2)抗倒伏能力增强；

13、b3)生物量、地上部分干重、穗重、一次枝梗数和二次枝梗数增加；

14、b4)穗颈直径、大维管束数、小维管束数、单个大维管束平均面积、单个小维管束平均面积、大维管束总面积以及小维管束总面积增加。

15、本发明还提供了一种增强植物光合效率、光保护能力、抗倒伏能力、维管束相关性状和/或产量相关性状的方法，其特征在于，在植物体内过表达osbzip72基因。

16、进一步地，所述植物包括水稻，所述osbzip72基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

17、本发明还提供了一种植物育种方法，将过表达osbzip72基因的表达盒、表达载体、重组微生物导入受体植物，以获得转基因植物，所述转基因植物表现出如下中的全部或部分：

18、b1)光合效率增加和光保护能力增强；

19、b2)抗倒伏能力增强；

20、b3)生物量、地上部分干重、穗重、一次枝梗数和二次枝梗数增加。

21、b4)穗颈直径、大维管束数、小维管束数、单个大维管束平均面积、单个小维管束平均面积、大维管束总面积以及小维管束总面积增加。

22、进一步地，所述植物包括水稻，所述osbzip72基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

技术特征：

1.osbzip72基因在如下a1)-a4)中的任一种中的应用：

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物包括水稻，所述osbzip72基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述维管束相关性状包括穗颈直径、大维管束数、小维管束数、单个大维管束平均面积、单个小维管束平均面积、大维管束总面积以及小维管束总面积。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物产量相关性状包括生物量、地上部分干重、穗重、一次枝梗数和二次枝梗数。

5.根据权利要求1-4任一所述的应用，其特征在于，所述植物表现出如下中的全部或部分：

6.一种增强植物光合效率、光保护能力、抗倒伏能力、维管束相关性状和/或产量相关性状的方法，其特征在于，在植物体内过表达osbzip72基因。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述植物包括水稻，所述osbzip72基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

8.一种植物育种方法，其特征在于，将过表达osbzip72基因的表达盒、表达载体、重组微生物导入受体植物，以获得转基因植物，所述转基因植物表现出如下中的全部或部分：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述植物包括水稻，所述osbzip72基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

技术总结
本发明涉及OsbZIP72基因在调控水稻叶片光合效率及光保护能力中的应用。通过考察OsbZIP72超量表达材料在叶绿素荧光参数、波动光下的NPQ值、光响应曲线及田间农艺性状，发现OsbZIP72在光照时能够快速诱导NPQ，加强植株的光保护能力，对水稻光合速率有促进作用，且OsbZIP72超量表达水稻的穗颈直径、生物量、穗长、一次枝梗数及二次枝梗数均高于野生型，在生产上具有广阔的应用前景，为水稻高光效育种提供了新的策略。

技术研发人员：王功伟,刘雪琳,邬扬
受保护的技术使用者：华中农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5