一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用制造技术

本发明专利技术属于作物转基因的技术领域，具体涉及一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用。采用受干旱/渗透胁迫诱导上调表达的基因OsHAK1的启动子，驱动编码果糖激酶类似蛋白基因OsFLN2在水稻中表达，发现干旱胁迫下，pOsHAK1:OsFLN2促进体内糖分的合成和运输，并显著提高植株的抗旱性。本发明专利技术所述pOsHAK1:OsFLN2转基因株系在对照条件下正常生长，没有出现不利的表型，而PEG处理后，糖代谢指标Pn、SPS、SER均显著高于WT，这与OsFLN2在干旱胁迫下的诱导表达密切相关，并且在T1代和T2代稳定遗传。代稳定遗传。代稳定遗传。

A poshak1:osfln2 expression vector for improving sugar metabolism and drought resistance in rice and its application

【技术实现步骤摘要】
一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用


[0001]本专利技术属于作物转基因的
，具体涉及一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用。

技术介绍

[0002]干旱造成的危害83％以上发生在农业领域，影响粮食供应和人民生活，已成为全球最严重的饥荒诱发因素。水稻是一种耗水量大的作物，对水分的需求使其极易遭受干旱胁迫，全球每年因干旱导致减产近1800万吨。我国水资源条件无法支撑传统水稻的进一步发展，因此，创制抗旱水稻品种，可以缓解水稻生产中水资源的过度消耗，对保障粮食安全具有重要意义。
[0003]植物的抗旱机制包括形态、生理适应和细胞调节等，在不同阶段受遗传因素控制。形态适应包括根系长度和生物量增加，蜡质或厚叶覆盖，叶重、叶形和表皮细胞减小，叶片衰老延缓以及绿叶面积增加。生理适应包括较高的气孔密度和导度，蒸腾速率降低，更优的生产、积累、同化以及营养器官的干物质分配。细胞调节需要提高叶绿素含量、收获指数和降低渗透势。非还原二糖和寡糖等渗透调节物质的积累、光合效率的降低以及碳水化合物代谢的改变，在缓解胁迫中发挥重要作用。光合产物主要以蔗糖的形式在体内长距离运输，既为组织代谢提供能量，又作为信号分子和渗透调节剂在有限的水分供应下防止器官损伤。维持不同组织间的糖分稳态对逆境胁迫下植株的生长发育至关重要。对C4
‑
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶转基因株系的生理研究表明，蔗糖代谢影响水稻的抗旱性。在干旱等非生物胁迫条件下增强海藻糖的生物合成可以显著提高水稻产量。OsGolS2过表达水稻抗旱性的提高是体内棉子糖半乳糖苷系列寡糖的积累所致。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体及其应用。
[0005]本专利技术的
技术实现思路
如下：
[0006]本专利技术提供了一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体，该表达载体为通过采用含有渗透/干旱响应关键区段的OsHAK1启动子(可有效避免组成型过表达功能基因导致不利的生长发育表型这一问题)，在干旱胁迫下，诱导编码pfkB家族中的果糖激酶类似蛋白基因OsFLN2的表达；
[0007]所述OsFLN2的核酸序列如序列表SEQ ID NO.1所示；
[0008]所述OsHAK1启动子的核酸序列如序列表SEQ ID NO.2所示；
[0009]所述pOsHAK1:OsFLN2表达的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO.3所示，为翻译后OsFLN2的氨基酸序列。
[0010]本专利技术还提供了一种pOsHAK1:OsFLN2表达载体应用于水稻转基因，用于提高水稻
的糖代谢水平和抗旱性。
[0011]本专利技术还提供了一种pOsHAK1:OsFLN2转基因株系，具有较优异的耐旱性。
[0012]本专利技术的有益效果如下：
[0013]本专利技术的一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体，为采用受干旱/渗透胁迫诱导上调表达的基因OsHAK1的启动子，驱动编码果糖激酶类似蛋白基因OsFLN2在水稻中表达，发现干旱胁迫下，pOsHAK1:OsFLN2促进体内糖分的合成和运输，并显著提高植株的抗旱性。因此，将干旱诱导型基因启动子与糖代谢基因结合，是创造稳产、高抗种质有效的转基因策略；
[0014]本专利技术所述pOsHAK1:OsFLN2转基因株系在对照条件下正常生长，没有出现不利的表型，而PEG处理后，糖代谢指标Pn、SPS、SER均显著高于WT，这与OsFLN2在干旱胁迫下的诱导表达密切相关，并且在T1代和T2代稳定遗传；pOsHAK1:OsFLN2的表达，促进水稻根系生长，在干旱胁迫下，pOsHAK1:OsFLN2转基因植株根系的生物量、总根长和根表面积均显著高于WT，这可能与作为营养物质的蔗糖在库器官的含量有关；干旱胁迫下，pOsHAK1:OsFLN2的表达导致较高的脯氨酸含量在一定程度上有助于降低电解质渗透率，表明干旱引起的转基因植株脂质过氧化程度低于WT。水稻自噬基因OsATG8a在叶片衰老过程中表达量增加。SGR和OsATG8a在转基因株系中受干旱诱导增强表达的趋势显著低于WT，表明pOsHAK1:OsFLN2的表达减缓PEG处理引发的叶片衰老。利用干旱诱导型基因OsHAK1的启动子驱动OsFLN2的表达，可以改善胁迫下的糖代谢水平，进而提高水稻的抗旱性。
附图说明
[0015]图1为干旱胁迫对水稻糖分代谢的影响结果图；
[0016]图2为表达载体的构建及水稻遗传转化过程示意图；
[0017]图3为干旱胁迫下T1代pOsHAK1:OsFLN2转基因株系与WT的FLN2表达量和净光合速率差异分析结果图；
[0018]图4为干旱胁迫下pOsHAK1:OsFLN2转基因株系与WT的苗期生长差异分析结果图；
[0019]图5为干旱胁迫下pOsHAK1:OsFLN2转基因株系与WT的糖代谢差异分析结果图；
[0020]图6为干旱胁迫下pOsHAK1:OsFLN2转基因株系与WT的根系构型差异分析结果图；
[0021]图7为干旱胁迫下pOsHAK1:OsFLN2转基因株系与WT的保水能力和脂质过氧化程度差异分析结果图；
[0022]图8为干旱胁迫下pOsHAK1:OsFLN2转基因株系与WT中衰老和胁迫响应相关基因的表达差异分析结果图。
具体实施方式
[0023]以下通过具体的实施案例以及附图说明对本专利技术作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
[0024]若无特殊说明，本专利技术的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
[0025]实施例
[0026]构建pOsHAK1:OsFLN2转基因水稻
FLN2[J].Biomolecules,2020,10(1):17.)的方法进行测定。
[0035]5.实时荧光定量PCR(qRT
‑
PCR)：参考论文(Chen G,Hu Q,Luo L,et al.Rice potassium transporter OsHAK1 is essential for maintaining potassium
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mediated growth and functions in salt tolerance over low and high potassium concentration ranges[J].Plant,Cell&Environment,2015,38(12):2747
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2765.)的步骤，分别提取正常和干旱处理下T1代转基因株系、不含目的片段的分离株系和野本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高水稻的糖代谢水平和抗旱性的pOsHAK1:OsFLN2表达载体。2.根据权利要求1所述的pOsHAK1:OsFLN2表达载体，其特征在于，所述pOsHAK1:OsFLN2表达载体为利用渗透/干旱胁迫诱导表达启动子OsH...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光，王旭，杜瑞英，杨秀丽，
申请(专利权)人：广东省农业科学院农业质量标准与监测技术研究所，
类型：发明
国别省市：