[发明专利]加州月桂树UcFatB基因的DNA密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用

说明书

本发明公开了一种加州月桂树UcFatB基因的DNA密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用，涉及植物基因工程技术领域。本发明通过过量表达UcFatB基因的DNA密码子优化序列，有效提高了植物的抗旱性。本发明通过基因工程技术人工合成由序列表中序列2所示的核苷酸序列（即UcFatB基因的DNA密码子优化序列），通过异源转化得到拟南芥过表达转基因材料，相比野生型对照植株，该材料在干旱条件下的生长情况良好，叶片萎蔫程度明显降低，说明UcFatB基因的DNA密码子优化序列具有提高植物对干旱逆境胁迫耐受性的功能。本发明对植物抗干旱分子机制的研究具有重要意义，为培育抗旱作物新品种提供了新的可能性，对农业生产具重大意义。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域；具体涉及一种加州月桂树（ Umellularia californica） UcFatB基因的DNA密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用。

背景技术

作为不可移动的固着生物，植物在生长过程中必须适应土壤盐碱害、干旱以及极端温度等各种非生物胁迫。在遭受干旱时，植物出现细胞失水、蛋白变性、酶活丧失、细胞膜系统受损现象，从而影响生长量、产量以及整个代谢过程，甚至导致死亡。在漫长的进化中，植物形成了各种保护机制以应对干旱胁迫，如在叶表面形成角质（Cutin）及蜡质（Wax）来限制水分流失，通过控制气孔开合来调节蒸腾，提高体内糖和氨基酸含量来增强吸水能力，抑制分解酶活性以维持代谢平衡等。

脂肪酸（Fatty acids，FA）是碳、氢、氧三种元素构成的重要化合物，在植物、动物和微生物中均可大量合成，是重要的细胞组分和能源物质。脂肪酸及其衍生物在植物生长发育和应对非生物、生物胁迫等过程中均发挥着关键作用。脂肪酸合酶介导了以乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）为底物的脂肪酸从头合成途径（Fatty acid synthesis pathway, FAS）（Ohlrogge et al., 1979）。其中，FATA和FATB两个基因家族成员编码的脂肪酸酰基载体蛋白硫解酶（FAT）作用于脂肪酸从头合成途径的释放阶段，将脂肪酸链从酰基载体蛋白中释放出自由的脂肪酸，这一步骤决定了脂肪酸的碳链长度和组成。可根据碳链长短，脂肪酸可以细分为短链、中链、长链和超长链脂肪酸（Lei et al., 2002），中链脂肪酸（Medium-chain fatty acids, MCFA）碳链的碳原子数目为6至12个（C6-C12）。FATA具有较强的18:1-ACP底物催化活性，在多数植物中，FATB具较强的16:0-ACP底物催化活性，生成棕榈酸（16:0FA）（Bonaventure et al., 2003），但极少数如椰子（ Cocos nucifera L.）（Davies etal., 1993; Jing et al., 2018）、油棕（ Elaeisguineensis Jacq.）（Jing et al., 2018）等植物中的硫脂酶具有中链ACP水解活性。在大肠杆菌和植物中异源表达萼距花属植物的硫酯酶相关基因后能显著提高C8:0 FA、C10:0 FA和C14:0 FA中链脂肪酸的含量（Knothedet al., 2014; Kim et al., 2015）。