一种水稻耐旱基因OsUGT40及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻耐旱基因OsUGT40，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示；该基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。所述基因是通过反转录PCR技术从水稻中克隆获得。本发明专利技术还公开了所述基因OsUGT40在提高植物耐干旱性中的应用，实验证实利用本发明专利技术的基因OsUGT40构建植物过表达载体，进行植物转基因操作获得的转基因植物耐旱性得到显著提高，预示本发明专利技术的基因OsUGT40的实施将能创造新型耐干旱植物，可用于后续的作物品种改良，对我国农业生产具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻耐旱基因OsUGT40及其应用
本专利技术涉及一种植物耐旱基因及其应用，尤其涉及一种水稻耐旱相关的基因OsUGT40及其在提高植物耐旱性中的应用，属于基因工程

技术介绍
水稻(OryzasativaL.)作为一种经济作物，是养活世界上大部分人口的主要粮食作物。由于气候变化和淡水短缺，干旱已成为影响全世界农业的最严重的环境压力，特别是对水稻这样的喜水的大田作物。因此，在干旱胁迫条件下提高水稻的耐旱性，从而提高水稻产量将具有重要意义。干旱胁迫是影响植物生长发育的一个重要逆境因子(Hongetal.,2020)，干旱对于植物的影响主要分为以下几方面。首先，是对植物的形态影响。根作为与干旱直接相关的植物器官，对地上植物生长发育及产量具有重要影响(Zhouetal.,2018)。根系越发达，在干旱来临时抵抗这种胁迫的能力越强。叶片作为负责植物蒸腾和同化的重要器官，在干旱胁迫条件下，其形态也会发生一定变化，比如叶片会变小变厚、叶片气孔变小、叶肉细胞变小、排列紧密等(Bastideetal.,1993)。其次，干旱也会对植物光合作用效率造成影响(Santosetal.,2018；Yangetal.,2019)。在轻微干旱条件下，气孔关闭是影响光合效率的主要原因(Medeirosetal.,2016)。在严重干旱条件下，叶绿体本身结构发生了变化，与光合作用相关的一系列反应发生变化，从而导致光合作用效率降低(Liuetal.,2018)。目前国内外的研究指出，在干旱胁迫环境下，植物将发展出一系列复杂的应对缓解机制，其对干旱的应答主要依靠三条信号转导途径。第一种是依赖脱落酸(ABA)的途径：植物在干旱条件下会诱导产生ABA，ABA信号影响下游一系列基因表达，从而对干旱做出应答(Limetal.,2015；Cornishetal.,1985)。第二种是不依赖于ABA的途径：这条途径主要由转录因子DREB2A控制，它能够与下游耐逆相关基因的启动子中DRE元件结合，从而诱导抗逆基因的表达(Mizoietal.,2019)。第三种是部分依赖ABA的途径：研究发现拟南芥的RD29A是一个脱水响应基因，它的启动子内存在ABA响应元件和应答干旱的脱水元件(Leeetal.,2016)。ABA响应元件参与对干旱的慢应答，而脱水元件参与对干旱的快速应答。如今随着生物技术的快速发展，对于植物耐旱基因和信号通路的研究，将是今后植物耐旱研究的重点。目前，植物的耐旱基因及其应用研究主要来自于模式植物拟南芥，对重要粮食作物水稻耐旱基因的发现很少。因此，从水稻中克隆并鉴定具有耐旱功能的植物基因，明确这些基因发挥耐性的作用，从科学层面上有助于加深理解植物耐旱的分子机理，丰富耐旱基因资源；从应用层面上，这些挖掘的新的耐旱基因将被用到作物耐旱新品种培育中，有助于通过遗传操作手段改良农作物，提高抗逆能力。基于此，申请人从水稻克隆了诸多耐旱相关的基因序列，并经过实验研究确定了一段与耐旱相关的基因序列，命名为水稻耐旱基因OsUGT40，同时证明了该基因序列能够增强植物的耐旱能力。经过检索，有关水稻耐旱基因OsUGT40及其在提高植物耐旱性的应用未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术要解决的问题是提供一种水稻耐旱相关的基因OsUGT40及其在提高植物耐旱性中的应用。本专利技术所述的水稻耐旱相关基因，其特征在于：所述基因命名为水稻耐旱基因OsUGT40，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示；该水稻耐旱基因OsUGT40编码的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。本专利技术还提供了所述的水稻耐旱基因OsUGT40在提高植物耐旱性中的应用。其中：所述植物优选是十字花科植物；最优选的实施方式是：所述十字花科植物是拟南芥、芥菜、油菜、白菜或甘蓝。本专利技术提供的水稻耐旱基因OsUGT40序列能够显著增强植物的耐旱能力。利用SEQIDNo.3(UGT40-F)和SEQIDNo.4(UGT40-R)所示的引物序列，通过RT-PCR技术从水稻中克隆出耐干旱基因OsUGT40，然后利用该基因构建植物过表达载体，进行植物转基因操作，可获得转基因植物。进一步的实验结果显示：本专利技术提供的水稻基因OsUGT40可以显著提高转基因植物的耐旱性(见图1、图2、图3、图4、图5)。预示本专利技术提供的水稻基因OsUGT40的实施将能创造新型耐旱植物，可用于后续的作物品种改良，对我国农业生产具有重大意义。附图说明图1.OsUGT40受PEG胁迫的诱导表达情况图。水稻幼苗分别进行不同时间段的PEG(模拟干旱)处理。提取RNA，反转录为cDNA，用qPCR检测OsUGT40在PEG处理下的诱导表达量。结果发现在用PEG处理后，OsUGT40表达量明显上调。说明OsUGT40基因可能参与对干旱胁迫的响应。图2.转基因株系在含有不同浓度Mannitol的培养基上子叶转绿的统计图。其中：WT为野生型拟南芥对照株系；OE-15和OE-26为水稻OsUGT40基因过表达的拟南芥转基因株系。在基本MS培养基上添加mannitol模拟渗透胁迫，在添加不同浓度Mannitol的渗透胁迫条件下，比较WT、OE-15、OE-26的种子萌发14天后子叶转绿的比率，统计结果说明了在不含有Mannitol的对照培养基上，转基因株系与野生型的子叶转绿比率没有差别；在含有Mannitol的培养基上，OsUGT40过表达转基因植株表现出比野生型更强的耐受渗透胁迫的能力。图3.在Mannitol处理下各转基因株系主根生长表型图(上)和统计图(下)。其中：WT为野生型拟南芥对照株系；OE-15和OE-26为水稻OsUGT40基因过表达的拟南芥转基因株系。在基本MS培养基上添加mannitol模拟渗透胁迫，在添加不同浓度Mannitol的渗透胁迫条件下，比较WT、OE-15、OE-26各株系的主根生长情况。表型结果(表型图)和统计结果(统计图)都说明在不含有Mannitol的对照培养基上，转基因株系与野生型的主根生长没有差别；在含有Mannitol的培养基上，OsUGT40过表达转基因植株的主根生长优于野生型，表现出比野生型更强的耐受渗透胁迫的能力。因此OsUGT40过表达后提高了植物根部的耐逆性。图4.在干旱处理下转基因株系的生长表型图。其中：WT为野生型拟南芥对照株系；OE-14、OE-15和OE-26为OsUGT40基因过表达的拟南芥转基因株系。为了调查OsUGT40基因增强耐旱的功能，观察了在土壤干旱环境下各株系的生长对比情况。实验结果指出，在干旱处理前WT及各株系的生长情况基本一致。但是在对WT及转基因各株系干旱处理2周以后，发现WT存活率较低，而过表达株系存活率较高。这表明OsUGT40过表达后增强了植物的耐逆性，能更好的抵抗干旱胁迫。图5.耐逆途径相关基因表达情况图。其中：WT为野生型拟南芥对照株系；OE-14、OE-15和OE-26为OsUGT40基因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻耐旱相关基因，其特征在于：所述基因命名为水稻耐旱基因OsUGT40，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示；该水稻耐旱基因OsUGT40编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种水稻耐旱相关基因，其特征在于：所述基因命名为水稻耐旱基因OsUGT40，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示；该水稻耐旱基因OsUGT40编码的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。


2.权利要求1所述的水稻耐旱基...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯丙凯，董广蕊，王文帅，李燕洁，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37