[发明专利]玉米线粒体丙酮酸转运体基因ZmNRGA1在调控气孔运动及植物抗干旱中的应用

说明书

本发明公开了一种玉米丙酮酸线粒体转运体基因ZmNRGA1在调控气孔运动及植物抗干旱中的应用，其中所述玉米丙酮酸线粒体转运体基因ZmNRGA1是玉米丙酮酸线粒体转运体基因ZmNRGA1_T02。经综合实验证实：ZmNRGA1_T02在植物激素脱落酸(ABA)调控气孔运动中起到负调控因子的作用，同时在植物应对干旱胁迫中有调控作用。预示本发明所述的应用将有助于改良植物的抗旱胁迫能力，对培育抗旱高产的作物新品种有重要的理论指导意义，对我国农业生产具有巨大应用价值。

技术领域

本发明涉及一种玉米线粒体丙酮酸转运体基因的应用，尤其涉及一种玉米线粒体丙酮酸转运体基因ZmNRGA1(Gene ID:100273562)在调控气孔运动及植物抗干旱中的应用，属于分子生物学、基因工程技术领域。

背景技术

通过生物信息学对已公布的玉米线粒体丙酮酸转运体基因ZmNRGA1基因序列(Gene ID:100273562)分析，表明其编码一种线粒体丙酮酸转运体(MitochondrialPyruvate Carrier,MPC)。其转运胞质糖酵解的终产物—丙酮酸，进入线粒体内进行三羧酸循环。

根据玉米研究网站(http://www.maizegdb.org)提供的eFP Blowser结果显示，ZmNRGA1基因在植物叶片等部位大量表达。因植物表皮的气孔是蒸腾作用水分散失的主要通道，故调控气孔的张开和闭合，直接影响植物保水性及抗干旱能力。基于此，对玉米基因ZmNRGA1在调控气孔运动及植物抗干旱中的应用研究，在改良作物，尤其是玉米的抗逆能力方面有重要的价值。但经检索，有关玉米线粒体丙酮酸转运体基因ZmNRGA1在调控气孔运动及植物抗干旱中的应用文献目前还未见报道。

发明内容

针对现有研究的不足，本发明的目的是提供一种玉米线粒体丙酮酸转运体基因ZmNRGA1在调控气孔运动及植物抗干旱中的应用。

本发明所述玉米线粒体丙酮酸转运体基因ZmNRGA1在调控气孔运动及植物抗干旱中的应用。

申请人根据已公布的ZmNRGA1基因核苷酸序列(Gene ID:100273562)，通过RT-PCR技术克隆该基因。在玉米中，ZmNRGA1因剪切方式不同有两种不同的基因序列，分别为ZmNRGA1_T01和ZmNRGA1_T02。本发明所述玉米丙酮酸线粒体转运体基因ZmNRGA1优选是玉米丙酮酸线粒体转运体基因ZmNRGA1_T02。本发明所述植物优选是拟南芥或玉米。

生物信息学分析显示，ZmNRGA1_T02是拟南芥NRGA1的同源基因。利用克隆到的基因片段ZmNRGA1_T02构建植物表达载体体pCM1307-ZmNRGA1_T02，经过分子学和遗传学操作转化拟南芥，得到ZmNRGA1_T02过表达植株(命名为OE1、OE5)。通过气孔运动、离体叶片失水率和植株干旱等实验方法对上述植株进行生理性状分析，ZmNRGA1_T02过表达植株(OE1、OE5)相对对照组(拟南芥野生型Col-0)和空载体对照(EV)，在气孔运动中对ABA弱敏感且抗干旱能力减弱，证实ZmNRGA1在植物抗干旱胁迫应答中起到重要的调节作用(见图1、图2、图3)。

本发明首次阐明了玉米线粒体丙酮酸转运体基因ZmNRGA1尤其是是玉米丙酮酸线粒体转运体基因ZmNRGA1_T02在调控气孔运动及植物抗干旱中的应用，为利用ZmNRGA1基因改良植物体内的保水性及抗干旱能力奠定了基础，预示本发明的应用将有助于提高植物的抗旱胁迫能力，对培育抗旱高产的作物新品种有重要的理论指导意义，对我国农业生产具有巨大应用价值。

附图说明

图1：ZmNRGA1参与植物激素脱落酸(ABA)调控气孔运动过程。

其中：Open是指ABA抑制气孔开放过程；Closure是指ABA促进气孔关闭过程。