大麦Hvsusiba2基因在降低水稻田甲烷释放的应用制造技术

本发明专利技术公开大麦Hvsusiba2基因在降低水稻田甲烷释放的应用，是通过在水稻中异源表达大麦Hvsisiba2基因调节植株体内光合同化碳分配，增加光合同化碳在地上部分配，降低光合同化碳在地下部的分配，达到降低水稻田甲烷释放量的作用的；将转基因技术与稻田生态研究技术方法，获得籽粒特异性表达大麦转录因子Hvsisiba2水稻；转基因水稻抽穗期甲烷释放量比对照下降约3倍，花后28天甲烷释放量下降约10倍。本发明专利技术对于降低水稻田的甲烷释放量，减少稻田的温室效应具有极其重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
大麦Hvsusiba2基因在降低水稻田甲烷释放的应用
本专利技术涉及大麦Hvsusiba2基因在降低水稻田甲烷释放的应用，具体为一个大麦转录因子Hvsisiba2在提高降低水稻甲烷释放量方面的应用。
技术介绍
甲烷（CH4）是重要的温室气体之一，其排放的总量虽然不及CO2，但其高于CO221-25倍的增热效率使其产生的温室效应倍受关注。研究显示：水稻田是大气CH4的重要排放源，约占全球人为总排放的12%-26%。中国是水稻种植大国，近20年平均种植面积和产量分别占全球的20%和31%。水稻田甲烷释放对温室效应的影响受到多方关注，在1987-2011年间，仅中文期刊发表的有关文献超过200篇，从不同角度研究水稻田甲烷释放的影响因素。稻田甲烷生成的底物碳是来源于水稻光合作用产物，光合产物向根部转运，分解为二氧化碳、氢、甲酸、乙酸等甲烷生物合成的底物，在稻田复杂的植物和微生物互作过程中，淹水环境促进了微生物的厌氧发酵，这些微生物利用水稻生长过程中向土壤释放的碳源，经过一系列分解作用，最后生成甲烷。向大气排放的甲烷是土壤中厌氧微环境甲烷还原过程和有氧微环境甲烷消耗过程的平衡后的净值。稻田甲烷释放的直接原因是微生物、土壤微环境以及作物品种互作的结果。所有影响微生物、土壤环境以及作物品种的因素都能间接地影响稻田甲烷的生产和释放。因此，稻田甲烷的释放是极其复杂的多因素综合作用的结果。多年来，研究者们采用了许多策略降低稻田甲烷释放量，如拷田、更换品种、改变施肥方式等，但收效有限，且无法大面积推广使用。降低稻田甲烷释放已成为全世界关注的热点和难点。以改变水稻品种为切入点是从源头上减低甲烷产生和释放的最经济、最有效的方法。现代分子生物学技术可以通过分子操作手段到达修饰植物的目的，如敲除基因删除生物的不利性状，插入整合一个片段增加生物没有的新性状，还可以通过大片段整合或替代，将整个代谢途径转移到原来没有的生物中。本专利技术通过转基因技术调控水稻体内碳分布方式，增加植株地上部的光合同化碳分配，降低植株地下部的光合同化碳分配，达到提高产量，降低稻田甲烷释放的目的。为通过分子操作改良作物品种提供了新的思路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供大麦Hvsusiba2基因在降低水稻田甲烷释放的应用，构建了植物载体psbeIIb-Hvsisiba2；在水稻籽粒中异源表达Hvsisiba2基因；转基因水稻甲烷释放量显著下降。本研究结果对降低水稻的甲烷释放，减少温室效应具有及其重要意义。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：大麦Hvsusiba2基因在降低水稻田甲烷释放的应用。通过在水稻籽粒中异源表达大麦WRKY转录因子基因Hvsusiba2实现。一种过表达Hvsusiba2基因的载体。所述载体为sbeIIb启动子驱动的Hvsusiba2基因序列的psbeIIb-Hvsisiba2载体。一种降低水稻甲烷释放量的方法，通过在水稻籽粒中异源表达Hvsisiba2实现。所述Hvsisiba2基因，基因编号为AY323206.1，基因全长2354bp，其中编码区1722bp，编码573个氨基酸，基因序列如SQEIDNO.1所示。所述异源表达是构建特异性植物表达载体psbeIIb-Hvsisiba2；其构建过程是：用HindIII和SacI分别双酶切中间载体pGEM-3Z-sbeIIb和p1301—ubiquitin，回收pGEM-3Z-sbeIIb中的sbeIIb启动子，用sbeIIb启动子替代p1301-ubiquitin中的ubiquitin，得到p1301-sbeIIb中间载体；再用SpeI酶切p1301-sbeIIb，用HindIII和SmaI双酶切pMOSBLlue载体上的Hvsisiba2基因片段，回收后分别补平，将pMOSBLlue中的Hvsisiba正向连接到p1301-psbeIIb的后面，获得psbeIIb-Hvsisiba2。将转化载体psbeIIb-Hvsisiba2导入农杆菌菌株LBA4404，获得psbeIIb-Hvsisiba2/LBA4404工程菌。所述水稻籽粒中异源表达Hvsisiba2基因是借助农杆菌介导法获得转Hvsisiba2基因水稻；通过自交分离筛选获得表达大麦Hvsisiba2基因的纯合株系。转化包括以下步骤：1)种子消毒和愈伤诱导2)工程菌psbeIIb-Hvsisiba2/LBA4404制备3)侵染及共培养4)抗性愈伤筛选5)抗性愈伤分化、幼苗生根。转基因小苗移栽、检测、筛选出Hvsisiba2基因整合且在籽粒中表达的株系，通过自交重组及进一步的分子检测和筛选，获得转基因纯合株系。本专利技术构建了psbeIIb-Hvsisiba2表达载体，在水稻籽粒中异源表达Hvsisiba2基因，转基因水稻地上部生物量显著增加，地下部生物量显著减少；穗长和穗粒数显著增加；抽穗期甲烷释放量比对照下降约3倍，花后28天甲烷释放量比对照下约10倍。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术提供了一种Hvsisiba2基因的在降低水稻甲烷释放的新应用方法。专利技术人将转基因技术与稻田生态研究技术结合，获得籽粒特异性表达大麦转录因子Hvsisiba2水稻；转基因水稻抽穗期甲烷释放量比对照下降约3倍，花后28天甲烷释放量下降约10倍。本专利技术对于降低水稻田的甲烷释放量，减少稻田的温室效应具有极其重要的意义。2.本专利技术通过在水稻籽粒中特异性表达大麦转录因子Hvsisiba2，改变了水稻生物量，地上部生物量显著增加，地下部生物量显著下降。平均穗粒数显著增多，籽粒中淀粉含量提高。本专利技术通过增加光合产物向穗部分配，减少光合产物向地下部运输，提高水稻产量，降低甲烷释放。3.本专利技术通过转基因调控水稻体内碳分布方式，达到提高产量，降低稻田甲烷释放的目的，为通过分子操作改良作物品种提供了新的思路。附图说明图1.psbeIIb-Hvsisiba2载体示意图。图2.转Hvsisiba2基因水稻结实期植株表型。其中A为非转基因对照水稻，B为转基因水稻；图3.2个转基因水稻外源基因插入拷贝数分析。图4.转基因水稻部分农艺性状分析。图5.转Hvsisiba2基因水稻地上部与地下部生物量。图6.转Hvsisiba2基因水稻田甲烷释放量测定。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用于限制本专利技术的范围。如未特别指明，实施例均按照常规实验方法进行。实施一psbeIIb-Hvsisiba2载体构建用HindIII和SacI分别双酶切中间载体pGEM-3Z-sbeIIb和p1301--ubiquitin，回收pGEM-3Z-sbeIIb中的sbeIIb启动子，用sbeIIb启动子替代p1301-ubiquitin中的ubiquitin，得到p1301-sbeIIb中间载体；再用SpeI酶切p1301-sbeIIb，用HindIII和SmaI双酶切pMOSBLlue载体上的Hvsisiba2基因片段，回收补平，将pMOSBLlue中的Hvsisiba2正向连接到psbeIIb的后面，获得psbeIIb-Hvsisiba2。将转化载体psbeIIb-Hvsisiba2导入农杆菌菌株LBA4404，获得psbeIIb-Hvsisiba2/LBA4404工程菌。载体见附图1。实施二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大麦Hvsusiba2基因在降低水稻田甲烷释放的应用。

【技术特征摘要】
1.一种大麦susiba2基因在降低水稻田甲烷释放的应用，通过在水稻籽粒中异源表达大麦WRKY转录因子基因su...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏军，王锋，胡昌泉，胡太蛟，李刚，颜静宛，林智敏，
申请(专利权)人：福建省农业科学院生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35