[發明專利]BMDR蛋白及其編碼基因在調控植物抗旱性中的應用

有效

• 申請號: 201911423838.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111018959B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 鞏志忠;王瑜;綦元鵬
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 商秀玲

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體涉及BMDR蛋白及其編碼基因在調控植物抗旱性中的應用。本發明發現玉米BMDR基因正調控植物抗旱性，通過提高BMDR基因的表達量，能夠有效提高植物的抗旱性。本發明構建了BMDR過表達轉基因玉米植株，該植株在干旱條件下的生長情況明顯優于野生型玉米植株，葉片萎蔫程度明顯降低；且蒸騰速率和氣孔導度均明顯低于野生型玉米植株，有效減少了植物的水分流失，抗旱性顯著提高。BMDR的抗旱功能的發現為培育抗旱植物新品種提供了新的基因靶點和資源，為闡明小肽在植物干旱逆境信號應答中的分子機制提供了理論依據。

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體涉及BMDR蛋白及其編碼基因在調控植物抗旱性中的應用。

背景技術

干旱是制約農業發展的重要環境因素之一。玉米作為三大糧食作物之一，最初生長在高溫多濕的熱帶地區，需水量較多，因此耐旱性不強。除了生物脅迫中的病蟲害脅迫，干旱脅迫對玉米等農作物造成的損失最為嚴重，在所有非生物脅迫中居首位。培育抗旱新品種是提高干旱條件下作物產量和質量的有效手段。雜交和優質性狀篩選作為傳統育種方式具有穩定和安全等顯著優勢，但育種周期較長。隨著分子生物學的發展，通過基因工程手段對基因組進行改造，提高植物的抗逆性，已成為分子育種的發展方向之一。發現參與植物代謝或脅迫應答過程的基因，并將其進行過表達或突變，提高作物抗逆性，是分子育種的常用手段，對提高作物在逆境下的產量和品質有重要意義。隨著玉米資源的不斷開發，更多具有高轉化效率的自交系被應用到遺傳改良中，為開發優質玉米新品種提供了技術保證，有助于提高逆境下的玉米產量和品質。

細胞與細胞間的信息交流在植物生命周期的許多過程都發揮著至關重要的作用。除植物激素與第二信使外，植物小肽也可參與植物細胞間的信號傳遞，從而影響植物的生長發育與抗逆性。植物小肽約10-80個氨基酸不等，大多富含半胱氨酸，大部分是分泌到細胞外發揮作用，且需要經過翻譯后修飾。經典的植物小肽包括番茄中調節植物損傷修復的系統素，影響擬南芥頂端分生組織發育的CLVATA3，以及影響擬南芥氣孔發育的EPFs。近年來，有文章報道CLE家族基因可影響擬南芥的抗旱性，CLEs家族基因編碼一類植物分泌型小肽。目前絕大多數的植物小肽的功能仍然未知。

發明內容

為解決現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提供BMDR蛋白及其編碼基因在調控植物抗旱性中的應用。

本發明通過轉基因過表達了玉米中的1000多個基因，獲得了5000多個轉基因玉米株系，對這些植株進行干旱處理，觀察抗旱表型，其中，過表達BMDR基因的玉米植株具有優異的抗旱性能。BMDR基因正調控玉米的抗旱性，通過轉基因過表達提高BMDR基因的表達量，能夠顯著增強植物的抗旱性。

具體地，本發明的技術方案如下：

第一方面，本發明提供BMDR蛋白、其編碼基因或含有其編碼基因的生物材料在調控植物抗旱性中的應用。

第二方面，本發明提供BMDR蛋白、其編碼基因或含有其編碼基因的生物材料在調控植物在干旱條件下的生長和/或存活率中的應用。

第三方面，本發明提供BMDR蛋白、其編碼基因或含有其編碼基因的生物材料在調控植物蒸騰速率或氣孔導度中的應用。

第四方面，本發明提供BMDR蛋白、其編碼基因或含有其編碼基因的生物材料在植物抗旱性遺傳育種中的應用。

第五方面，本發明提供BMDR蛋白、其編碼基因或含有其編碼基因的生物材料在植物種質資源改良中的應用。

優選地，上述應用中，通過提高所述植物中所述BMDR蛋白的表達量和/或活性，提高所述植物的抗旱性，或者提高所述植物在干旱條件下的生長和/或存活率。

提高所述植物中所述BMDR蛋白的表達量可通過在所述植物中過表達所述BMDR蛋白的編碼基因實現。

本發明中，所述BMDR蛋白具有如下任一種氨基酸序列：