[发明专利]一个番茄耐水淹基因RF及其应用

说明书

本发明一个番茄耐水淹基因RF及其应用，属于生物技术领域，在AU基因蛋白结构域中的一个SNP突变引起下胚轴中HO‑1酶活性的增加和气生根的产生。淹水试验证实了这种气生根性状对于提高番茄种质材料的耐水淹抗性具有极显著的作用。通过嫁接试验和代谢通路分析证明，当au突变后叶片中的次生代谢产物heme可能通过长距离运输到下胚轴，然后经激活的HO‑1分解后进一步诱导下胚轴的气生根的发生。这种通过植物叶片次生代谢产物heme的长距离运输与交流的方式诱导番茄自主性气生根发生对于快速解决目前生产中很多不耐水淹的番茄品种的抗性问题具有重大的应用价值。

技术领域

本发明属于农业生物技术领域，具体涉及一个番茄耐水淹基因RF及其应用。

背景技术

因为全球气候变暖引起的洪涝自然灾害频发是当今世界农业生产中面对的一项严峻的挑战。相比较于水稻上关于植物耐水淹特性的研究，番茄等蔬菜作物上的耐水淹研究并没有得到很好的研究。番茄作为全世界种植面积最大的蔬菜作物之一，但是其自身的抗水淹特性却很弱，甚至会因为水淹致死而导致绝产绝收。因此，鉴定不影响番茄产量的耐水淹基因对于番茄育种具有重要的应用价值和研究意义。

植物在长期的进化过程中已经形成了不同的耐水淹机制。一些作物，如水稻，在根皮层组织中形成发达的通气组织，以确保植物茎和根之间的气体交换，减少缺氧损伤。有些抗性基因，如Sub1A，可以通过影响植物对激素的响应，减少水淹胁迫下机体对碳水化合物的消耗而维持生存。然而，在大多数植物的抗水淹机制中，一种更常见的方式就是诱导产生气生根，促进植物对溶氧和矿质营养的吸收而最终提高植物的耐水淹抗性。

鉴于淹水条件下气生根发生于植物地上部的非根组织中，不仅可以提高植物的耐水淹特性，而且对于植物自身的生长发育并没有消极的影响。因此，鉴定番茄中与气生根发生相关的突变体和候选基因对于在不显著影响番茄产量的前提下进一步提高番茄的耐水淹特性，丰富番茄抗逆种质资源均具有重要的意义。

传统的突变体研究中发现番茄基因au突变后会导致番茄幼苗下胚轴伸长，叶片黄化和植株徒长。在本研究中，我们鉴定了一个番茄气生根型耐水淹抗性基因RF(Solyc01g008930)与番茄黄化基因AUREA的染色体座位完全一致，但是关于番茄AUREA(AU)基因具有参与并介导番茄茎干上气生根发生的这一全新的生物学功能是我们首次鉴定并确定的。AU基因Fe_bilin_red domain中的一个SNP突变引起下胚轴中HO-1酶活性的增加和气生根的产生，使得突变体材料经过连续5天的完全淹水处理后仍然可以很容易地恢复生长活性，较野生型（WT）表现出极显著的耐水淹抗性，因为大多数 WT即使水淹5天就会导致植株死亡。我们最终的结果表明， au突变体的耐水淹抗性的提高主要来源于植物体内血红素的积累和HO-1（血红素加氧酶1）活性的增强，这两者在光敏色素合成途径中都具有重要的作用。此外，当 AU基因突变后对番茄的单株果实产量并没有产生显著的影响，因此，在番茄育种中间材料研究中，基因RF(Solyc01g008930，AUREA)是一个可以在不影响植物产量的情况下而显著提高番茄耐水淹特性的重要基因。

发明内容

本发明的目的是提供一个番茄耐水淹基因RF及其应用，具体是提供一种调控番茄不定根自主发生的基因，以及如何利用这一基因快速改善番茄现有品种耐水淹特性的方法。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一个番茄耐水淹基因RF，其序列如SEQ ID NO.1所示。