[发明专利]拟南芥IDD14基因在提升植物干旱胁迫耐性中的应用

说明书

本发明公开了拟南芥IDD14基因在提升植物干旱胁迫耐性中的应用，所述IDD14基因编码序列表中的SEQ ID No：1所示氨基酸序列的蛋白质。本发明首次在拟南芥中过量表达拟南芥IDD14基因提高拟南芥植株的干旱耐性，为培育高抗旱拟南芥品种提供了新的思路，也为其它作物利用同源基因技术提高抗旱性提供了理论支持。应用的IDD14基因可以为玉米、水稻、小麦等粮食作物以及其它作物抗旱性研究提供支持。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，并且更具体地，涉及到一种提升 植物干旱胁迫耐性的拟南芥基因及该基因的用途。

背景技术

干旱已是世界性的问题，世界干旱、半干旱地区已占陆地面积的1/3 以上，干旱对植物的影响在诸多自然逆境因素中占首位。旱灾造成的粮食 损失要占全部自然灾害粮食损失的一半以上。在自然条件下，干旱胁迫不 仅严重影响了作物生长发育和产量，而且限制了植物的分布。因此，解析 植物耐受干旱胁迫的分子机制，培育高产、抗逆农作物新品种成了一个高 度紧迫的重大问题。随着分子生物学技术的发展，基因工程已成为当今种 质资源创新和改良的强有力的武器。

目前用于抗旱基因工程的基因主要包括以下几类。

第一，参与渗透保护物质(如脯氨酸、甘露醇、甜菜碱、海藻糖等) 合成的基因。这些基因能够使植物在水分胁迫下能合成更多的渗透调节物 质，以提高植物的渗透调节能力，从而增强植物的抗旱性。如在水稻中过 量表达脯氨酸生物合成途径上的关键酶基因(P5CS， deltal-pyrroline-5-carboxylatesynthase)提高了转基因植株的抗旱性(Zhu等，Plant Sci，1998，199：41-48)。

第二，与清除活性氧(ROS，Reactive oxygen species)相关的基因。 这类基因的表达增强植物对活性氧自由基的清除能力，使植物在水分胁迫 下过量表达一些酶(如SOD，POD，CAT等)，以有效地排除有害的活性 氧自由基，从而提高细胞耐脱水的能力。如拟南芥干旱响应NAC转录因 子NTL4，能够通过直接结合在ROS合成酶基因的启动子区，在干旱诱导的叶片衰老过程中促进活性氧产量。与此相反，ROS水平在缺乏NTL4基 因的ntl4突变体中表现出降低，延缓叶片衰老，以及增强的抗旱性(Lee 等，Plant Journal，2012，70：831-844)。

第三，编码干旱诱导蛋白的基因。这类蛋白主要可分为两类，(i) 起间接保护作用的调节蛋白，主要包括G蛋白、钙调素、蛋白激酶、磷脂 酶、转录因子蛋白等；(ii)功能蛋白，包括离子通道蛋白、LEA蛋白(Late Embryogenesis Abundant protein)、热激蛋白、水通道蛋白、渗透调节蛋白、 代谢酶等。在干旱耐受过程中，这些蛋白可以直接在细胞内发挥重要的保 护作用，提高植物对干旱的耐受性。例如LEA基因的过度表达导致了转基 因植株对干旱的耐受性增强，尽管其确切机制尚不清楚。LEA蛋白也可作 为分子伴侣保护分子对抗细胞损伤(Umezawa等，Current Opinion in Biotechnology，2006，17：113-122)。