[发明专利]一种小麦抗旱基因TaAQP7及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，涉及小麦抗旱基因，具体涉及一种小麦抗旱基因TaAQP7，属于植物水通道蛋白家族基因，同时，涉及TaAQP7基因在提高植物抗干旱能力中的各种应用。

背景技术

小麦是最为重要的三大粮食作物之一。世界上有40多个国家以小麦为主食，占世界总人口的35％。小麦可以加工成许多种食品，如面包、馒头、面条、饼干、糕点等，提供人类蛋白质消耗总量的20.3％，热量的18.6％，食物总量的11.1％，超过其他任何一种作物。因此，各国政府和科学家历来都非常注重小麦的遗传规律和遗传改良的研究。改良小麦品质、提高产量、增加品种抗性及扩大小麦栽培地理区位，一直是农作物改良研究的重点。就全球地理区域来看，小麦栽培主要集中于赤道线上下45°纬度区域内，而这一区域也正是世界灾害频发区域。各种生物因素(病虫害)及非生物因素(干旱、盐碱、高温等)严重制约着小麦的栽培面积、产量及品质。目前，我国耕地质量呈现“低、费、污”现状。现有耕地中，约有1/3以上为各种低产耕地，其中约50％是易于引起水土流失的坡耕地，约20％是涝洼、盐碱地，约23％是风沙、干旱耕地，约7％为低产水田。同时，各地区农业自然条件配合不甚协调，多数农耕区属于非典型农业耕地，气候灾害因子对农业生产影响显著。非生物逆境胁迫是世界上很多地区制约农业发展和食品生产的主要限制因素。干旱是影响植物生长和发育的主要环境因子之一。据联合国粮农组织统计数据表明，世界范围内因不同程度干旱条件导致植物减产约30％。在我国，干旱胁迫严重影响了我国小麦作物的推广和种植，限制了农业产出能力，制约着我国农业的发展，尤其是北方和西部地区。近年来，通过克隆重要的抗逆基因，利用第三代植物途径工程，结合传统遗传育种，加快新型具有抗逆品质物种的选育速度，已具有明显的现实应用价值，比如转Bt基因的水稻。因此，有效筛选并克隆关键的抗逆基因，研究其功能，并将其导入受体物种中获得性状改良的作物品种，已成为植物分子育种研究领域中的热点和重点。分离鉴定植物中的抗逆基因对于作物品质改良及分子育种具有重要意义。

在非生物逆境胁迫条件下，通过质膜及液泡膜对细胞内外环境渗透压及水分子跨膜运输的调节，对植物生长和发育有着重要的作用【Vera-Estrella R，Barkla BJ，Bohnert HJ，Pantoja O(2004)Novel regulation of aquaporins during osmotic stress.Plant Physiol 135：2318-2329.】。在调节水分吸收和运输过程中，主要的膜内嵌蛋白(MIP)家族发挥着重要的作用。水通道蛋白(AQP)属于MIP家族的一个大类。已有的研究表明，AQP介导着水分及其他小分子物质的跨膜运输【Sade N，Gebretsadik M，Seligmann R，Schwartz A，Wallach R，et al.(2010)The role of tobacco Aquaporinl in improving water use efficiency，hydraulicconductivity，and yield production under salt stress.Plant Physiol 152：245-254.】。AQP蛋白第一次在拟南芥中被发现。许多AQP蛋白已经在植物中被识别，如拟南芥中有35个，水稻中有33个，玉米中有36个。相比其他物种，由于小麦基因组的复杂性(六倍体)和未知性(基因组测序未完成)，对小麦AQP的研究甚少。已有研究表明，高盐及干旱等环境因素能诱导AQP基因的表达。并且，通过遗传途径过表达AQP能明显提高植物抗逆性【Sade N，Gebretsadik M，Seligmann R，Schwartz A，Wallach R，et al.(2010)The role of tobaccoAquaporinl in improving water use efficiency，hydraulic conductivity，and yield production undersalt stress.Plant Physiol 152：245-254.】。因此，克隆和鉴定小麦中的AQP基因对提高小麦抗逆性理论研究和实际运用有着重要的科研及应用价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种小麦水通道蛋白(TaAQP7)和编码该蛋白的基因(TaAQP7)。

本发明的另一个目的在于提供一种涉及水分吸收和运输从而能够调节干旱适应能力的抗旱基因TaAQP7在提高作物抗旱性中的应用。

实现本发明的具体方案是：