[发明专利]一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用

说明书

本发明属于作物转基因的技术领域，具体涉及一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用。采用受干旱/渗透胁迫诱导上调表达的基因OsHAK1的启动子，驱动编码果糖激酶类似蛋白基因OsFLN2在水稻中表达，发现干旱胁迫下，pOsHAK1:OsFLN2促进体内糖分的合成和运输，并显著提高植株的抗旱性。本发明所述pOsHAK1:OsFLN2转基因株系在对照条件下正常生长，没有出现不利的表型，而PEG处理后，糖代谢指标Pn、SPS、SER均显著高于WT，这与OsFLN2在干旱胁迫下的诱导表达密切相关，并且在T₁代和T₂代稳定遗传。

技术领域

本发明属于作物转基因的技术领域，具体涉及一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用。

背景技术

干旱造成的危害83％以上发生在农业领域，影响粮食供应和人民生活，已成为全球最严重的饥荒诱发因素。水稻是一种耗水量大的作物，对水分的需求使其极易遭受干旱胁迫，全球每年因干旱导致减产近1800万吨。我国水资源条件无法支撑传统水稻的进一步发展，因此，创制抗旱水稻品种，可以缓解水稻生产中水资源的过度消耗，对保障粮食安全具有重要意义。

植物的抗旱机制包括形态、生理适应和细胞调节等，在不同阶段受遗传因素控制。形态适应包括根系长度和生物量增加，蜡质或厚叶覆盖，叶重、叶形和表皮细胞减小，叶片衰老延缓以及绿叶面积增加。生理适应包括较高的气孔密度和导度，蒸腾速率降低，更优的生产、积累、同化以及营养器官的干物质分配。细胞调节需要提高叶绿素含量、收获指数和降低渗透势。非还原二糖和寡糖等渗透调节物质的积累、光合效率的降低以及碳水化合物代谢的改变，在缓解胁迫中发挥重要作用。光合产物主要以蔗糖的形式在体内长距离运输，既为组织代谢提供能量，又作为信号分子和渗透调节剂在有限的水分供应下防止器官损伤。维持不同组织间的糖分稳态对逆境胁迫下植株的生长发育至关重要。对C4-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶转基因株系的生理研究表明，蔗糖代谢影响水稻的抗旱性。在干旱等非生物胁迫条件下增强海藻糖的生物合成可以显著提高水稻产量。OsGolS2过表达水稻抗旱性的提高是体内棉子糖半乳糖苷系列寡糖的积累所致。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用。

本发明的技术内容如下：

本发明提供了一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体，该表达载体为通过采用含有渗透/干旱响应关键区段的OsHAK1启动子(可有效避免组成型过表达功能基因导致不利的生长发育表型这一问题)，在干旱胁迫下，诱导编码pfkB家族中的果糖激酶类似蛋白基因OsFLN2的表达；

所述OsFLN2的核酸序列如序列表SEQ ID NO.1所示；

所述OsHAK1启动子的核酸序列如序列表SEQ ID NO.2所示；

所述pOsHAK1:OsFLN2表达的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO.3所示，为翻译后OsFLN2的氨基酸序列。

本发明还提供了一种pOsHAK1:OsFLN2表达载体应用于水稻转基因，用于提高水稻的糖代谢水平和抗旱性。

本发明还提供了一种pOsHAK1:OsFLN2转基因株系，具有较优异的耐旱性。

本发明的有益效果如下：

本发明的一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体，为采用受干旱/渗透胁迫诱导上调表达的基因OsHAK1的启动子，驱动编码果糖激酶类似蛋白基因OsFLN2在水稻中表达，发现干旱胁迫下，pOsHAK1:OsFLN2促进体内糖分的合成和运输，并显著提高植株的抗旱性。因此，将干旱诱导型基因启动子与糖代谢基因结合，是创造稳产、高抗种质有效的转基因策略；