[發明專利]類受體激酶基因MdMRLK2在提高植株水分利用效率的應用

有效

• 申請號: 202110480223.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113249394B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 馬鋒旺;敬媛媛;劉長海;李超;毛柯;龔小慶;李鵬民
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/74
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 崔瑞迎

本發明屬于基因工程技術領域，具體涉及一種類受體激酶基因MdMRLK2在提高植株水分利用效率的應用。所述類受體激酶基因MdMRLK2在長期中度水分虧缺條件下能夠提高植株的光合效率、促進植物生長、提高植株抗逆性。通過載體上XbaI和SacI兩個酶切位點將目的基因MdMRLK2的編碼區連接至pBI121載體上，構建成植物過表達載體，然后轉入植株中，創制成高水分利用率的轉基因植株，在植株抗逆分子定向育種方面有重要的應用價值。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，具體涉及一種類受體激酶基因MdMRLK2在提高植株水分利用效率的應用。

背景技術

植物水分利用效率(WUE)是指植物消耗單位質量水分所固定的CO₂(或生產的干物質)的量，即植物生理活動過程中光合碳同化率與蒸騰速率的比值，反映了植物的耗水性和對水分虧缺條件的適應性。在植物葉片上，水分利用效率一般是光合速率與蒸騰速率的比值；從植物本身出發，水分利用效率又是干物質量與蒸騰量之比；而在植物群體中，水分利用效率＝干物質量/(蒸騰量+蒸發量)。根據水分利用效率的概念，有不同的方法用于作物WUE計算：(1)長期水分利用效率，WUE(L)＝生物產量/耗水量；(2)瞬時水分利用效率，WUE(i)＝凈光合速率/蒸騰速率；(3)對于C₃作物，穩定性碳同位素組成(△¹³C)為測量葉片氣孔交換水分利用效率提供了有利方法，WUE目前已經逐漸成為作物抗旱節水的一個重要評價指標。因此，高水分利用效率種質資源的創制對西北水資源匱乏區域農業發展具有十分重要的戰略意義。

要對環境信號作出應答，需要一系列蛋白的參與和協作，這些蛋白包括細胞表面的受體蛋白和細胞內的信號傳導蛋白等。研究表明，生物進化出了一系列位于細胞表面、能感受外界信號的受體蛋白。其中包括七次跨膜受體(如G蛋白偶連受體，G-protein-coupledreceptors，GPCRs)，酶連受體(酪氨酸激酶受體及絲/蘇氨酸激酶受體)，離子通道偶連受體和雙元組分組氨酸受體激酶等。其中，離子通道偶連受體和雙元組分組氨酸受體激酶在原核及真核生物界都具有廣泛分布，暗示這兩類受體是保守而古老的。G蛋白偶連受體在動物中具有大量而廣泛的分布，而在植物中卻數量有限，取而代之的是一類數量巨大、單次跨膜的絲/蘇氨酸受體激酶家族(RLKs)，研究表明，RLKs是一類植物界特有的，在進化上獨立于動物的受體蛋白激酶。植物擁有如此眾多的類受體蛋白激酶成員，可能與它們需要感知并整合大量的胞外信號從而調節自身的生長發育過程有關。但是，到目前為止，絕大多數植物類受體蛋白激酶的生理功能仍然未知。

FERONIA(FER)是近年來植物細胞信號轉導領域中的一個明星分子，屬于CrRLK受體蛋白激酶亞家族的一員。越來越多的研究表明，FER在植物生長發育的調控過程中發揮著非常重要的作用。具體表現為以下幾點：(1)FER調控細胞的伸長。FER突變后葉片、下胚軸、根毛細胞的伸長受阻，同時花粉管及種皮細胞的伸長也出現缺陷。(2)FER參與了多種植物激素反應。FER在生長素及BR響應中正調節細胞的伸長；而在乙烯、ABA等激素響應中卻起到負調節作用，這些激素之間的交叉會話最終精細控制了細胞的伸長。(3)FER在響應病原菌侵染及機械刺激過程中同樣發揮著關鍵作用。FER很可能是調控細胞伸長的關鍵因子，也是眾多植物激素信號及環境因子交叉會話的重要節點，但FER在蘋果逆境脅迫中的功能還未見報道。