[發明專利]一種玉米耐受鹽脅迫導致的滲透脅迫的基因、分子標記和應用

有效

• 申請號: 202110223406.6
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112941084B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 蔣才富;梁曉燕;王向峰
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12Q1/6895;C12Q1/6858;C12N15/11
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明公開了一種玉米耐受鹽脅迫導致的滲透脅迫的基因、分子標記和應用；所述基因，其編碼核苷酸序列選自：(a)SEQ ID No.1所示的序列；(b)SEQ ID No.1所示的序列經取代、缺失和/或增加一個或多個核苷酸且表達相同功能蛋白質的核苷酸序列。在此抗鹽QTL基因內，鑒定了一個位于其內含子上在抗感材料間存在差異的缺失標記。該標記與玉米抗鹽性連鎖，可作為玉米抗鹽分子標記，本發明提供了檢測該抗鹽分子標記的引物和方法。由于玉米抗鹽屬數量性狀遺傳，表型分析耗時費力，本發明所述的QTL基因、分子標記、化合物和引物可以應用于玉米的抗鹽育種。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，具體涉及一種玉米抗鹽相關基因、分子標記和應用。

背景技術

鹽脅迫分布廣泛，對植物的生長發育，農民的生產生活都產生了重要影響。全球大約有8億多公頃的土地存在含鹽量過高的狀況(Munns and Tester,2008)，且面積還有繼續擴張的趨勢(Yang and Guo,2018)。我國有六個主要的玉米種植區，其中黃淮海平原夏播玉米區、北方春播玉米區、西北內陸玉米區總產占全國產量的80％，而這三個玉米主產區處于土地鹽堿化較嚴重的地域(王志強，2017)。鹽漬化的土壤會影響玉米的生長,導致發育緩慢、葉片發黃、產量下降，嚴重時甚至死亡。玉米作為我國重要的經濟作物和糧食作物被廣泛種植，土地鹽堿化會嚴重影響玉米的產量，因此，深入研究玉米抗鹽機制，培育優良耐鹽品種，是實現農業可持續化發展的重要環節。

鹽脅迫主要是由土壤中高濃度的鈉離子和氯離子造成的，一般來說，主要分為滲透脅迫和離子脅迫，且滲透脅迫在較早期出現(Munns and Tester,2008)。土壤或水中高濃度的鹽會產生滲透脅迫，過多的鹽導致根部的水勢降低，植物吸收水分的能力下降，(Hasegawa et al.,2000)，導致植物水分缺失(Yang and Guo,2018)。而離子脅迫主要來源于植物細胞內離子的毒害作用。植物響應鹽脅迫存在多種機制，主要分為兩個層面：離子穩態的調控和代謝物及細胞活性的調控(Yang and Guo,2018)。近年來玉米抗鹽機制的研究主要集中在離子穩態的調控，如HKT家族的離子轉運體NC1,能夠調控玉米中Na⁺的轉運(Zhang et al.,2018)，NC2能夠調控玉米中K⁺的轉運(Cao et al.,2019)，進而影響玉米的抗鹽性。植物在長期進化的過程中形成了一系列響應鹽脅迫的機制，除了有各種轉運體會將離子運出體外或區域化，還會形成例如糖、脯氨酸、甜菜堿等代謝物質維持膨壓。現有的研究表明，植物受鹽脅迫時,甜菜堿的濃度迅速升高,保持細胞質與液泡之間滲透平衡,避免細胞脫水(Chen and Murata,2008)。脯氨酸通過增加細胞滲透壓變化、活性氧解毒、保證膜的垂直度和酶/蛋白質的活性調節來保護植物免受脅迫(Kavi Kishor andSreenivasulu,2014)。而玉米中鹽誘導的滲透脅迫相關的機制還不是很清楚。

在脅迫條件下，通過生物信息學方法，尋找標志代謝物，利用標志性代謝物，探尋相對應的抗鹽基因型，并開發分子標記，是實現作物改良的一個新的途徑。由于代謝物的鑒定、代謝檢測方法和流程的一些不確定性(Chen et al.,2016；Copenhaver et al.,2012；Deng et al.,2017；Wen et al.,2014)，使得相關研究進展緩慢。希望隨著研究方法和相關研究的不斷發展，多組學運用能為植物抗鹽研究做出更大貢獻，為作物改良提供更多可能(Fang et al.,2016；Kumar et al.,2017)。

發明內容

為了克服現有技術的不足：

一方面，本發明提供一種玉米抗鹽相關基因，所述基因其編碼核苷酸序列選自：

(a)SEQ ID No.1所示的序列；

(b)SEQ ID No.1所示的序列經取代、缺失和/或增加一個或多個核苷酸且表達相同功能蛋白質的核苷酸序列。