[发明专利]玉米ZmbZIP107基因在培育耐铅胁迫的植物中的应用

说明书

本发明涉及玉米ZmbZIP107基因在培育耐铅胁迫的植物中的应用。本发明通过qRT‑PCR的检测，发现该ZmbZIP107基因受铅胁迫后诱导表达，并且在耐性自交系的根系里的表达量明显高于在敏感自交系根系里的表达量。利用拟南芥同源基因突变体进行研究，发现在铅胁迫下，哥伦比亚野生型的长势明显好于突变体，野生型受抑制程度低于突变体。ZmbZIP54基因坐落在第10号染色体上QTL区段内。表明该基因在植物受到铅胁迫后诱导表达，并对植物响应铅胁迫进行正调控，从而提高植物的耐铅能力。本发明首次明确了玉米ZmbZIP107基因与植物耐盐胁迫的关系，验证了该基因在玉米耐铅应用的重要性。为利用该基因在玉米及其他植物上的应用从而提高抗逆性提供了理论依据和利用价值。

技术领域

本发明主要涉及植物对重金属胁迫响应领域，具体的涉及玉米ZmbZIP107 基因在培育耐铅胁迫的植物中的应用

背景技术

玉米是世界范围内重要的粮食作物之一。然而随着生态环境的不断恶化，土 壤中重金属的含量日益增加，其生长发育和产量品质受到包括重金属在内的非生 物胁迫的严重影响，这严重制约了作物产量。挖掘抗逆相关基因,研究其逆境应 答机制,培育抗逆性较强的玉米新品种是应对逆境胁迫,提高玉米产量的最有效途 径。目前，我国玉米抗逆种质资源十分匮乏，常规育种得到抗逆种质资源不仅使 一个非常艰难的过程，而且育种周期也比较长，很难培育出理想的抗性品种。随 着现代分子生物学的飞速发展，为解决这个问题提供了一个很好的契机。近些年 的研究表明，bZIP转录因子在植物逆境基因表达调控中具有重要作用，其家族 成员广泛地参与植物对环境胁迫的应答反应、植物的生长发育、代谢调控等一些 列生理生化活动，在玉米中已经受到关注。因此，bZIP基因及其调控的靶基因都是潜在的重要抗逆基因。

在干旱、高盐等逆境条件下，植物能够迅速合成ABA。在内源ABA诱导下， 能够通过一系列信号传递到转录因子并将其激活，然后与启动子区域的特定识别 序列结合从而启动靶基因的转录表达，或者形成同源或者异源二聚体，或者直接 与蛋白质做出一系列的生理生化应答反应，大量胁迫相关的基因被表达，从而参 与抗逆反应。目前，在高等植物中共发现了十个大的转录因子家族，bZIP基因 家族作为其中之一，除了调控植物的激素信号转导途径以外，还广泛参与了植物 的生物胁迫和非生物胁迫应答、糖类合成、器官发育和植物衰老等一系列生理活 动。在拟南芥、小麦、玉米中报道了很多关于bZIP转录因子参与干旱、高盐等 非生物胁迫，但是迄今为止，bZIP转录因子参与植物抗铅的报道极少。玉米的bZIP转录因子家族在非生物胁迫中的研究还处于初级阶段。目前，发现玉米bZIP 基因与玉米病害及抗盐有关，但无与耐铅性的相关报道。

QTL定位是针对全基因组的QTL扫描，利用玉米IBM syn10DH连锁群体 并且利用复合区间作图法对玉米铅胁迫下的表型进行分析，同时利用转录组测序 数据，两种方法相互验证大大促进了玉米耐铅基因的解析。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提供玉米ZmbZIP107基因在培 育耐铅胁迫的植物中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

首先利用铅耐性玉米自交系178进行铅胁迫，并在铅胁迫0h，24h，48h 以及72h之后取根系进行RNA提取，并做了转录组测序，数据分析得到该基因。 进而我们收集了中国、美国、墨西哥等地的温带、热带、亚热带玉米自交系312 份，作为本发明的铅耐性自交系的筛选材料。并且利用3mmol/L的铅含量的营 养液进行胁迫，并对其对照和胁迫的根系性状和植物地上表型形状进行观测，筛 选到了五个铅耐性自交系以及五个铅敏感自交系。利用qRT-PCR的检测，结果 证明ZmbZIP107基因在十个材料中受到铅胁迫后诱导表达，并且在五个耐性自 交系的表达量远高于在五个敏感材料的表达量。