[发明专利]拟南芥At1G21640基因在植物抗旱方面的新应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及拟南芥At1G21640基因在植物抗旱方面的新应用的专利申请。

背景技术

干旱是陆生植物经常遭受的主要环境胁迫因子，严重影响植物的生长发育和正常的生理生化过程，降低作物产量和品质，给农业生产带来严重危害。

植物在长期进化过程中形成了抵御干旱胁迫的机制，其中最关键的机制是通过调控叶片表皮气孔的关闭控制体内水分蒸发，因为植物中90%以上的水分是通过气孔散失到空气中的。气孔由一对保卫细胞构成，保卫细胞吸水膨胀时，气孔打开，水分散失；保卫细胞失水时，气孔关闭，水分保留在植物中，因此植物通过关闭气孔防止水分大量丧失，抵御干旱胁迫。研究表明，植物气孔关闭主要受激素脱落酸（ABA）调控。当植物遭受干旱胁迫时，ABA合成显著增加，在叶片中积累，与ABA受体结合，调控气孔保卫细胞内许多信号转导成分，导致保卫细胞质膜极性改变，最终使保卫细胞胞质内阴离子和钾离子大量流到胞质外，伴随着离子的外流，保卫细胞内水分外流，气孔关闭。

随着全球淡水资源日益减少和旱灾频发，培育耐旱植物新品种将成为未来应对干旱胁迫、提高作物产量和品质的重要途径。基因工程技术的快速发展、新的耐旱基因的不断发现和挖掘，将为培育耐旱植物新品种奠定坚实基础。因此，新耐旱基因的发掘或者对已有基因耐旱新功能的鉴定，对于培育新的耐旱植物新品种意义重大。

发明内容

本发明目的在于提供拟南芥At1G21640基因在植物抗旱方面的新应用，从而为培育耐旱植物新品种提供新的可能。

本发明所采取的详细技术方案介绍如下。

拟南芥At1G21640基因在植物抗旱方面的新应用，所述拟南芥At1G21640基因与植物抗旱功能相关，在将At1G21640基因缺失后，突变体植株对于干旱胁迫的敏感度提升；而在将At1G21640基因过表达后，突变体植株对于干旱胁迫的耐受性得到了增强；

进一步的研究表明，所述At1G21640基因通过参与ABA诱导气孔关闭的过程调控植物的抗旱反应。

可预期地，将At1G21640基因在其他植物中进行转化或者超表达后，可获得耐旱植物新品种。

针对拟南芥At1G21640基因（NADK2基因，Nicotinamideadeninedinucleotidekinase2），已有研究表明，该基因编码一个NAD激酶，定位于植物叶绿体；该NAD激酶催化将NAD(H)转变为NADP(H)，在叶绿素合成和抗氧化保护叶绿体以及在光合电子传递中通过叶黄素循环实现能量转换时具有重要作用。但关于该基因及其所编码激酶是否调控干旱胁迫应答反应及气孔关闭则无相关报道。

本发明在对野生型（WT）、NADK2功能缺失突变体nadk2、NADK2基因过表达植株在干旱胁迫环境中的系列生理研究发现，NADK2基因与ABA诱导的气孔关闭相关，即NADK2基因与植物的干旱胁迫应答相关，这与已知的对于NADK2基因的功能认知是有较大不同的。同时，申请人认为，针对NADK2基因的相关遗传操作（基因的超表达），可为培育新的耐旱植物新品种提供新的可能。

附图说明

图1为采用反转录PCR检测获得的拟南芥野生型（WT）、NADK2功能缺失突变体nadk2、NADK2基因过表达植株（包括OE1和OE2）中NADK2基因的表达情况；

图2为拟南芥野生型（WT）、NADK2功能缺失突变体nadk2、NADK2基因过表达植株（包括OE1和OE2）在干旱处理前后有关的表型，其中A为干旱处理前各种植株的表型，B为干旱处理后各种植株的表型，C为干旱复水后各种植株的表型；

图3为针对拟南芥野生型（WT）、NADK2功能缺失突变体nadk2、NADK2基因过表达植株（包括OE1和OE2）叶片表面温度检测情况，其中左图为远红外成像图，右图为叶表温度统计情况，图中“*”表示具有统计学差异；