[发明专利]玉米Zm00001d029151基因在调控保卫细胞形态建成方面的应用

说明书

本发明涉及基因工程技术领域，具体公开了玉米Zm00001d029151基因在调控保卫细胞形态建成方面的应用，所述Zm00001d029151基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，在保卫细胞特异表达，参与调控保卫细胞细胞壁的加厚过程。本发明中的Zm00001d029151基因用于调控哑铃形保卫细胞的形态建成，对于探索玉米气孔保卫细胞形态建成的分子机制、改良玉米的抗逆性，具有重要的理论意义和实际应用价值。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及玉米Zm00001d029151基因在调控保卫细胞形态建成方面的应用。

背景技术

细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的重要结构特征之一，细胞壁的组成和结构决定了细胞的形态和功能，在植物生长发育和环境响应中发挥重要作用。气孔是植物表面高度特化的器官之一，是植物与外界进行气体交换的重要“门户”，不同于其他表皮细胞，气孔保卫细胞具有不均匀加厚并可反复伸缩的细胞壁，在气孔开闭过程中使其更适应体积的变化。禾本科植物的哑铃形气孔可能是反应最灵敏的气孔类型之一，与其他气孔类型相比，可以更迅速的打开和关闭，提高了光合作用和水分利用效率。细长、哑铃形的保卫细胞具有明显的结构优势，首先，哑铃形降低了体积与表面积的比率，减少了引发膨压变化所需的渗透分子和水的数量。其次，长宽比较大，较小的侧向位移就可以引起较大的孔隙面积变化。这也是禾本科植物比其他植物在干旱条件下表现更好的原因之一。到目前为止，对禾本科植物气孔复合体的研究已经取得了长足进展，但其哑铃形保卫细胞形态建成的调控机制仍不清楚。因此，研究禾本科植物的气孔，了解其气孔复合体的结构、形态建成、调控网络以及气孔的机械动力学特性，可为将来培育或设计出更高效的气孔、提高水分利用效率、创造更多抗旱、抗热等抗性的农作物品种提供新的途径和思路。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了玉米Zm00001d029151基因在调控保卫细胞形态建成方面的应用，所述Zm00001d029151基因用于调控哑铃形保卫细胞的形态建成，对于探索玉米气孔保卫细胞形态建成的分子机制、改良玉米的抗逆性，具有重要的理论意义和实际应用价值。

本发明提供了玉米Zm00001d029151基因在调控保卫细胞形态建成方面的应用，所述Zm00001d029151基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

进一步地，所述Zm00001d029151基因编码UDP-葡萄糖4-差向异构酶。

进一步地，所述UDP-葡萄糖4-差向异构酶用于调控气孔保卫细胞发育后期的细胞壁加厚。

进一步地，所述Zm00001d029151基因用于调控气孔保卫细胞发育后期的细胞壁加厚。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明将正向遗传学与反向遗传学相结合，首先通过图位克隆克隆了突变体基因为Zm00001d029151，然后通过CRISPR-Cas9敲除和遗传互补进一步验证了图位克隆的结果，充分确保了Zm00001d029151基因的正确性；

2、本发明综合运用遗传学、分子生物学、细胞生物学等多种技术手段，证实了Zm00001d029151基因用于调控气孔保卫细胞发育后期的细胞壁加厚；

3、本发明加深了对玉米哑铃型保卫细胞形态建成与干旱胁迫的关系认知，为将来培育或设计出更高效的气孔、提高水分利用效率、创造更多抗旱的玉米新品种提供重要的理论基础和基因资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。