本发明属于植物基因工程，具体涉及osgasr1基因在调控水稻铝毒胁迫耐受性中的应用和方法。
背景技术：
1、随着育种和栽培技术的不断进步，水稻产量稳步增加，然而土壤中各种生物与非生物胁迫仍是影响我国水稻种植面积和品质的主要因素，其中毒性金属离子胁迫对水稻影响很大，铝毒害是酸性土壤中重要的威胁因素。水稻对铝毒的耐受机理十分复杂，虽然目前已经有一些调控水稻解铝毒的基因被克隆，但水稻对铝毒的耐受分子机制仍有待探索。因此，通过研发和培育抗酸性铝毒土壤的农作物已经成为科研工作者们的关注点之一，这对于提高酸性铝毒土壤地区的土地利用率以及农作物的质量与产量具有及其重要的意义。
2、根系是植物从周围土壤中吸收水分和养分的重要器官。当植物生长在含铝的环境中时，最先受到影响的就是根系。铝主要在根系的表皮以及皮层组织中富集，微摩尔浓度的al3+即可抑制根系生长。植物长期处于含铝环境中，由于根系受损对水和矿物质的获取受到限制，进而导致根系体积减少、根系伸长受阻，同时侧根数量明显减少，生物量也随之降低。例如，铝毒影响柑橘根尖细胞的分裂和伸长，导致其植株的根细胞壁增厚。铝与细胞外壁结合之后，可降低细胞壁的延展性，导致大豆根系生长速度明显减慢。有研究表明铝毒通过抑制生长素运输来减少根系的生长，从而引起细胞溶质ca2+的失衡。此外，铝毒还会通过改变微管和微丝的稳定性，最终限制根系的生长。
3、gast基因家族成员多表达在植物组织或器官生长旺盛的部位，具有多种生物学功能。例如，拟南芥atgasa4通过促进ga信号和抑制氧化还原活性加速种子发芽，atgasa5抑制茎的伸长和开花时间。然而，番茄gast1和矮牵牛gip2通过促进细胞伸长来促进茎的伸长。atgasa4和atgasa14蛋白可与细胞膜定位受体样激酶蛋白vh1/brl2相互作用参与叶脉发育。此外，水稻osgasr1和osgasr2参与了细胞分裂，在穗的分化中扮演不同角色。此外，gast也参与了很多植物激素反应，包括赤霉素(ga)、脱落酸(aba)、生长素(iaa)、油菜素类固醇(br)、水杨酸(sa)和细胞分裂素(ctk)、茉莉酸(ja)和水杨酸(sa)等。在大多数gast基因家族成员被ga上调，如番茄gast1，拟南芥atgasa4/6/7/8/13、水稻osgasr1/2/7，玉米zmgsl1和大豆gsgasa1。然而，一些gast基因的表达被ga下调，如拟南芥atgasa1、atgasa5、atgasa9和atgasa11。aba可诱导拟南芥中atgasa2/3/5/14的表达，抑制atgasa7和atgasa9的表达。gast1、fsgasa4和gsgasa1受到ga和aba的拮抗调节。水稻osgasr7基因表达受ga抑制并受br诱导。此外，atgasa4和atgasa6同时受iaa、br、ctk和ga的上调，并受aba、ja和水杨酸sa的下调。这些结果表明，gasa基因家族可能参与了广泛的植物激素信号转导网络。在水稻gast基因中，仅对四个基因进行了功能研究。osgasr1和osgasr2通过est分析被分离出来，显示在芽和根的顶端分生组织中高表达，表明它们在细胞分裂和增殖中具有作用。osgasr1已被报道参与水稻对盐和活性氧的耐受性，在植物对ga的反应和α-淀粉酶基因的表达中具有负面作用。osgsr1受ga和br的拮抗调节，被认为参与了ga和br信号通路之间的调节。
4、水稻(oryza sativa)作为全世界大部分人口的主食之一，其产量直接关系着人类社会正常有序的发展。铝(aluminum，al)作为地壳中含量最丰富的金属元素，在自然状态中，土壤为中性或弱酸性，铝主要以不溶性的氧化物或铝硅酸盐的形式沉积于铝土矿中，活性较低，不易被植物吸收，对植物没有毒性。然而，当土壤ph低于5.5时，低活性的铝被溶解和活化，以可溶性铝离子的形式释放到土壤中，导致植物根系过量吸收铝，对植物产生毒害作用。随着工业化发展日益严峻，酸雨导致的酸性土壤地的面积呈现的程度更严重。因此，研究不同的策略使水稻植株对铝毒具有更强的耐受性具有及其重要的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供osgasr1基因在调控水稻铝毒胁迫耐受性中的应用和方法。过表达osgasr1基因能够提高水稻铝毒胁迫耐受性，本发明不仅为水稻耐铝毒性研究提供了新的理论证据，也为培育优质的耐铝毒性水稻(作物)新品种提供了新的目标基因或新材料。
2、本发明提供了osgasr1基因在调控水稻铝毒胁迫耐受性中的应用，所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示。
3、本发明还提供了过表达osgasr1基因在提高水稻铝毒胁迫耐受性中的应用，所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示。
4、本发明还提供了过表达osgasr1基因在提高铝毒胁迫下水稻根伸长量、增强铝毒胁迫下水稻根尖活性氧的积累和/或上调铝毒胁迫下与细胞壁修饰和氧化应激相关基因中的应用，所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示。本发明通过玉米ubiquitin1启动子驱动osgasr1基因在经过铝毒处理发现过表达株系的根比对照组的长势更好，根的相对伸长量明显大于野生型。
5、优选的是，所述过表达osgasr1基因使用的强启动子包括玉米ubiquitin1强启动子，所述玉米ubiquitin1强启动子的核苷酸序列如seq id no.4所示。
6、本发明还提供了一种表达盒，所述表达盒包括玉米ubiquitin1强启动子和osgasr1基因；所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示，所述玉米ubiquitin1强启动子的核苷酸序列如seq id no.4所示。
7、本发明还提供了一种表达载体，所述表达载体包括上述技术方案所述的表达盒。
8、优选的是，所述表达载体构建用基础载体包括pcambia1300载体。
9、本发明还提供了一种工程菌，所述工程菌中包括上述技术方案所述的表达盒或上述技术方案所述的表达载体。
10、本发明还提供了一种提高水稻铝毒胁迫耐受性的方法，包括以下步骤：在目标水稻种质基因组中过表达osgasr1基因，所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示。
11、优选的是，使用玉米ubiquitin1强启动子驱动osgasr1基因的表达，所述玉米ubiquitin1强启动子的核苷酸序列如seq id no.4所示。
12、本发明提供了osgasr1基因在调控水稻铝毒胁迫耐受性中的应用。通过调节水稻基因组中osgasr1基因的表达量能实现水稻对铝毒胁迫耐性的改变；在目标水稻种质基因组中过表达osgasr1基因，能够提高水稻耐铝毒胁迫，本发明不仅为水稻耐铝毒性研究提供了新的理论证据，也为培育优质的耐铝毒性水稻(作物)新品种提供了新的目标基因或新材料。本发明使用同源重组的技术将ubiquitin1强启动子和osgasr1基因构建到pcambia1300载体中，通过农杆菌介导的方式转化水稻愈伤组织，筛选了两个不同表达水平的植株，随后进一步进行植株的表型实验，在进行铝毒处理和不处理的根的生长情况进行观察，结果显示，与野生型相比，在进行铝毒处理时，过表达植株的根生长的更长，其根的相对伸长量也比对照组显著更高。
1.osgasr1基因在调控水稻铝毒胁迫耐受性中的应用，所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示。
2.过表达osgasr1基因在提高水稻铝毒胁迫耐受性中的应用，所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示。
3.过表达osgasr1基因在提高铝毒胁迫下水稻根伸长量、增强铝毒胁迫下水稻根尖活性氧的积累和/或上调铝毒胁迫下与细胞壁修饰和氧化应激相关基因中的应用，所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示。
4.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于，所述过表达osgasr1基因使用的强启动子包括玉米ubiquitin1强启动子，所述玉米ubiquitin1强启动子的核苷酸序列如seq idno.4所示。
5.一种表达盒，其特征在于，所述表达盒包括玉米ubiquitin1强启动子和osgasr1基因；所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示，所述玉米ubiquitin1强启动子的核苷酸序列如seq id no.4所示。
6.一种表达载体，其特征在于，所述表达载体包括权利要求5所述的表达盒。
7.根据权利要求6所述的表达载体，其特征在于，所述表达载体构建用基础载体包括pcambia1300载体。
8.一种工程菌，其特征在于，所述工程菌中包括权利要求5所述的表达盒或权利要求6或7所述的表达载体。
9.一种提高水稻铝毒胁迫耐受性的方法，其特征在于，包括以下步骤：在目标水稻种质基因组中过表达osgasr1基因，所述osgasr1基因的cds核苷酸序列如seq id no.1所示。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用玉米ubiquitin1强启动子驱动osgasr1基因的表达，所述玉米ubiquitin1强启动子的核苷酸序列如seq id no.4所示。
