[发明专利]PP84蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用

说明书

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及PP84蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。本发明发现玉米PP84基因负调控植物的抗旱性，通过降低PP84基因的表达能够有效提高植物的抗旱性。本发明利用CRISPR/Cas9技术获得了PP84基因的稳定突变株系，相比于野生型玉米植株，PP84基因突变株系在干旱条件下的生长状况良好、叶片失水率降低，抗旱性显著提高。PP84基因的抗旱新功能为选育抗旱植物新品种提供了新的基因靶点和资源，为阐明植物干旱逆境信号应答的分子机制提供了理论依据，对农业生产具有重要意义。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及PP84蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。

背景技术

干旱是全球范围内最严重的非生物胁迫之一，干旱胁迫使植物生长发育受阻，植株矮小，作物产量和品质下降，给农业生产带来严重危害，是影响农业生产的世界性难题。因此，寻找参与植物干旱响应的基因，利用转基因过表达或基因编辑等技术突变这些基因，可以为分子育种和种质改良以及作物抗逆性提高提供候选基因资源。通过基因工程的方法进行抗逆新品种培育，可以提高育种效率，缩短杂交和筛选时间，且育种方向确定，是改良作物抗逆性状的有效方法之一，对增强作物抵抗生物和非生物逆境的能力、提高作物产量和品质以及缓解粮食短缺具有重要意义。

玉米(Zea mays)是三大粮食作物之一，也是重要的饲料作物，属于禾本科玉蜀黍属。随着B73和Mo17等玉米自交系基因组测序的完成，玉米的遗传背景更加清楚。同时，易于遗传转化的自交系不断被测序和开发，使转基因过表达和基因编辑技术的效率大大提高。这些技术手段为利用分子育种方法进行遗传性状改良提供了技术支持，对减轻干旱等非生物胁迫造成的玉米减产具有应用价值。

PP2C(type 2C protein phosphatase)属于丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶中的M家族，其活性需要镁离子或锰离子。拟南芥中PP2C家族成员超过80个，分为10个亚家族，玉米中PP2C家族成员超过130个，分为11个亚家族(Clade A-I,U,K)。目前，PP2C家族蛋白的功能研究主要集中在双子叶模式植物拟南芥。不同PP2C亚家族的主要功能不同，其中，A类PP2C是ABA信号的关键负调节因子；B类PP2C参与负调控MAPK活性；C类PP2C参与干细胞发育；而F类PP2C的功能目前还不是很清楚，在拟南芥中推测F类PP2C参与抗病响应等。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供PP84蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明通过筛选CRISPR/Cas9突变体库，获得抗旱性提高的玉米突变体，经分析发现PP84蛋白的失活突变与玉米突变体的抗旱性提高相关。PP84蛋白属于F类PP2C蛋白磷酸酶，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。进一步地，本发明利用CRISPR/Cas9技术构建的PP84基因突变的转基因玉米，通过一系列实验，证明了PP84基因的突变能够显著提高玉米的抗旱性。

具体地，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供PP84蛋白、其编码基因或其编码基因的抑制因子或含有其编码基因或其编码基因的抑制因子的生物材料在调控植物抗旱性中的应用。

第二方面，本发明提供PP84蛋白、其编码基因、其编码基因的抑制因子或含有其编码基因或其编码基因的抑制因子的生物材料在调控植物失水率中的应用。

第三方面，本发明提供PP84蛋白、其编码基因、其编码基因的抑制因子或含有其编码基因或其编码基因的抑制因子的生物材料在植物抗旱性的遗传育种中的应用。

优选地，上述应用中，通过降低PP84蛋白的表达量和/或活性，提高植物的抗旱性或降低植物的失水率。