[发明专利]南瓜耐旱基因CmNAGS及其抗除草剂植物表达载体

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学领域，涉及南瓜耐旱基因CmNAGS及其抗除草剂植物表达载体。

背景技术

随着全球水资源危机及环境的恶化，农作物经常遭受到干旱胁迫的危害。目前，全球约有43％的耕地处于干旱、半干旱地区，由此造成的减产超过所有自然灾害的总和。我国约有48％的土地处于干旱、半干旱地带，其中没有灌溉条件的旱地约占总耕地面积的51.9％。干旱是限制我国农业生产的重要因素之一。植物遭受干旱胁迫后，脱水萎蔫，引起一系列生理生化代谢紊乱，如果持续过久，导致植物死亡。转基因技术是解决干旱危害的有效途径之一，克隆耐旱相关基因并转化作物，使其在作物中过量表达，将会大幅提高作物的耐旱能力。

N-乙酰谷氨酸合成酶(N-acetylglutamate synthase，NAGS)是生物体内L-精氨酸生物合成途径的关键酶，催化该途径的第一步反应，其主要功能是将谷氨酸乙酰化为N-乙酰谷氨酸(参考文献：Slocum R D.Genes，enzymes and regulation of a rginine biosynthesis in plants.PlantPhysiology and Biochemistry.2005，43：729-745)。精氨酸是植物中一种重要的氮素储藏氨基酸，也是多胺合成的前体，多胺可缓解干旱条件下叶绿素损失(参考文献：Capell T，Escobar C，Liu H.Overexpression of the oat a rginine decarboxylase cDNA in transgenic rice affects normaldevelopment patterns in vitro and result in putrescine accumulation in transgenic plants.Theoretical and Applied Genetics.1998，97：246-254)，该途径的中间产物瓜氨酸在干旱条件下是一种新型高效的羟自由基清除剂，在抗旱性良好的野生西瓜中含量较高(参考文献：Akashi K，Miyake C，Yokota A.Citrulline，a novel compatible solute in d rought-tolerant wild watermelonleaves，is an efficient hyd roxyl radical scavenger.Federation of European Biochemical SocietiesLetters.2001，508：438-442)，另一个中间产物鸟氨酸参与脯氨酸的生物合成(参考文献：Delauney A J，Verma D P S.Proline biosynthesis and osmoregulation in plants.Plant Journal.1993，4(2)：215-223)。Kalamaki等首次从番茄中分离出S/NAGS1基因，将该基因连接到CaMV35S启动子后转化拟南芥，干旱胁迫下，转基因拟南芥中鸟氨酸、瓜氨酸含量明显提高，萎蔫时间迟于对照组，复水后可恢复健康生长状态，表现出较好的耐旱性，而对照组植株死亡(参考文献：Kalamaki M S，Alexandrou D，Lazari D，Merkouropoulos G，Fotopoulos V，Pateraki I，Aggelis A，Carrillo-Lo′pez A，Rubio-Cabetas M D，Kanellis A K.Over-expression of a tomatoN-acetyl-L-glutamate synthase gene(S/NAGS1)in Arabidopsis thaliana results in high ornithinelevels and increased tolerance in salt and d rought stresses.Journal of Experimental Botany.2009，8：1-13)。