[发明专利]RAF49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RAF49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RAF49基因正调控植物抗旱性，通过提高RAF49基因的表达量，能够有效提高植物的抗旱性。本发明构建了RAF49过表达转基因玉米植株，该植株在干旱条件下的生长情况明显优于野生型玉米植株，叶片萎蔫程度明显降低，且蒸腾速率和气孔导度均明显低于野生型玉米植株，有效减少了植物的水分流失，抗旱性显著提高。RAF49的抗旱功能的发现为培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。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及RAF49蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。

背景技术

干旱是影响作物产量和质量的重要非生物胁迫因素，是全球农业生产面临的主要难题之一。水分胁迫会抑制作物营养和生殖生长，导致株高变矮，叶片萎蔫，光合作用减少，有机物积累和结实率下降，籽粒或果实不饱满，使作物产量和品质收到严重影响。玉米是世界三大粮食作物之一，种植区域广泛，起源于湿热的热带地区，不耐干旱。培育抗旱新品种能够有效应对干旱胁迫造成的产量损失，提高水分利用效率。如何利用新技术和新方法，通过对重要基因进行遗传改造，提高玉米抗旱性，最终获得抗逆新品种，是现代基础生物学和农业育种的共同目标之一。通过基因工程手段将重要基因进行过表达和突变，是现代分子育种的一个重要组成部分。在作物中常用方法是将某个或几个参与重要生理过程的基因进行过量表达，或通过CRISPR/Cas9等基因编辑技术将基因进行突变，获得抗逆新品种。

在植物生长发育过程中会遭受各种生物和非生物胁迫，植物为了生存，进化出了一系列完整的胁迫信号感知、传递、应答系统，调节生长发育和适应性。MAPK(mitogen-activated protein kinase)在植物响应多种胁迫中发挥了重要作用，典型的MAPK级联由MAPKKK(MAPK kinase kinase)、MAPKK(MAPK kinase)、MAPK(MAP kinase)所组成，MAPKKK可以磷酸化MAPKK，磷酸化的MAPKK可以磷酸化MAPK，从而将信号向下游传递。植物中的MAPKKK主要分为三类：ZIKs、MEKKs、RAF-like MAPKKKs，模式植物拟南芥中有80个MAPKKK，其中有48个RAF-like MAPKKKs，玉米中有74个MAPKKKs，其中有46个RAF。

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RAF49蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。

本发明通过转基因过表达了玉米中的1000多个基因，获得了5000多个转基因玉米株系，对这些植株进行干旱处理，观察抗旱表型，发现过表达RAF49基因的植株具有优异的抗旱性能。RAF49属于MAPKKK类蛋白激酶，通过转基因过表达提高RAF49基因的表达量，能够显著增强植物的抗旱性。

具体地，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供RAF49蛋白、其编码基因或含有其编码基因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RAF49蛋白、其编码基因或含有其编码基因的生物材料在调控植物在干旱条件下的生长和/或存活率中的应用。

第三方面，本发明提供RAF49蛋白、其编码基因或含有其编码基因的生物材料在调控植物蒸腾速率或气孔导度中的应用。

第四方面，本发明提供RAF49蛋白、其编码基因或含有其编码基因的生物材料在植物抗旱性遗传育种中的应用。

第五方面，本发明提供RAF49蛋白、其编码基因或含有其编码基因的生物材料在植物种质资源改良中的应用。

优选地，上述应用中，通过提高所述植物中所述RAF49蛋白的表达量和/或活性，提高所述植物的抗旱性，或者提高所述植物在干旱条件下的生长和/或存活率。