与烟草低钾胁迫相关的基因、启动子及其应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程技术领域，涉及NtIAA13基因和启动子，特别是指与烟草低钾胁迫相关的基因、启动子及其应用。NtIAA13基因在调控耐低钾胁迫下烟草生长发育中的应用，所述NtIAA13基因的序列如SEQ ID No.1所示。一种用于启动与低钾胁迫下烟草生长发育相关的基因的启动子。通过构建低钾诱导特异启动子proNtIAA13启动NtIAA13基因的表达载体，实现NtIAA13基因在低钾胁迫条件下特异高表达，一方面提高了烟草叶片的钾含量，另一方面提高了烟草的耐低钾能力。本发明专利技术可广泛应用于烟草IAA13基因表达抑制的相关理论以及烟草提高钾含量、抵御低钾胁迫等应用研究。抵御低钾胁迫等应用研究。抵御低钾胁迫等应用研究。

【技术实现步骤摘要】
与烟草低钾胁迫相关的基因、启动子及其应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程领域，涉及NtIAA13基因，特别是指与烟草低钾胁迫相关的基因、启动子及其应用。

技术介绍

[0002]钾是植物生长发育所必需的矿质营养元素，参与植株体内碳、氮代谢等多项生命活动，与植物的抗病、抗逆性密切相关，影响植物的产量和品质。为了提高作物产量和品质，在农业生产中大量施用钾肥，一方面由于我国钾矿资源短缺、进口钾肥成本较高，钾肥的使用增加了生产成本；另一方面大量钾肥的使用带来了环境污染，对生态环境带来不利影响，不符合我国农业发展的“双减”政策。因此，如何在减少钾肥使用的情况下提高作物钾素利用效率是目前现代农业发展的一个重要研究方向。专利CN 103031331 A中公开了一种提高水稻耐低钾能力的蛋白，用于水稻耐低钾胁迫的新品种的培育，专利CN103965308A中公开了马铃薯中耐低钾胁迫的基因StWRKY6；不同的植物中耐低钾胁迫的通路，基因均不相同。
[0003]烟草是我国重要的经济作物，也是这一种重要的研究作物分子机制的模式植物。目前对烟草基因组数据的生物信息学分析表明，烟草中至少有77个Aux/IAA成员，但这些成员的功能仍不清楚。前期，我们从烟草中发现一个基因功能未知的生长素抑制基因NtIAA13，该基因的受低钾胁迫增强表达，因此深入研究低钾胁迫下烟草NtIAA13的调控机制对于提高植物的钾素吸收和利用效率至关重要，可为选育烟草钾高效利用品种提供理论依据。
[0004]此外，由于35S强启动子构建的过表达容易造成烟草某些生理发育受到影响，因此使用诱导型启动子将更有利于植物的生长发育。烟草是喜钾作物，钾能显著提高烟叶燃烧性和安全性，增强色度和填充性，提高烟叶品质，国内外一直将烟叶钾含量作为评定烤烟品质的一个重要指标。我国烟叶钾含量普遍偏低，与国际优质烟叶差距很大，这已成为限制我国优质烟叶生产的主要因素之一。因此探寻一种提高烤烟钾含量及钾素利用效率的基因和启动子，并对该基因进行深入研究是一个迫切且有重大意义的课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种与烟草耐低钾胁迫相关的基因、启动子及其应用，创制耐低钾胁迫的烤烟新品系，对减少钾肥施用，减少成本和环境污染具有重要的应用价值，为培育钾高效新品种提供思路和方法。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：NtIAA13基因在调控耐低钾胁迫下烟草生长发育中的应用，所述NtIAA13基因的序列如SEQ ID No.1所示。
[0007]一种启动子，用于启动与低钾胁迫下烟草生长发育相关的基因。
[0008]进一步，所述启动子的序列如SEQ ID No.2所示。
[0009]进一步，所述基因序列如SEQ ID No.1所示。
[0010]一种重组载体，所述重组载体含有上述的NtIAA13基因和上述的启动子。
[0011]上述的重组载体在调控耐低钾胁迫下烟草生长发育中的应用。
[0012]上述的重组载体在培育高效利用钾素的烤烟新品种中的应用。
[0013]进一步，步骤为：将重组载体遗传转化至待改造烟草中，即可培育获得钾素高效利用的优势烟草。
[0014]优选的，所述待改造烟草为烤烟品种。
[0015]优选的，所述待改造烟草为烤烟品种K326。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术利用农杆菌转化法获得了NtIAA13过表达植株，发现该NtIAA13基因在低钾胁迫下，通过调控高亲和钾转运蛋白NtHAK基因家族相关基因的表达，提高烟株的钾含量和钾素利用效率，进而调控烟株在低钾胁迫下的生长发育，提高烟株的对低钾胁迫的耐受性，能够为培育耐低钾烤烟新品种提供理论依据。
[0017]2、本申请发现NtIAA13在根中表达量最高，茎中其次，叶片中最低 (图4A)。进一步测定了培养21天整株烟苗在不同胁迫下（缺N、缺P、缺K、缺Ca、缺Mg），NtIAA13基因的相对表达水平。结果显示，低钾胁迫上调烟草中NtIAA13基因的表达（图4B）。这些发现表明，NtIAA13基因参与了烟草生长发育，并且可以调控低钾胁迫下NtIAA13基因表达；通过构建低钾诱导特异启动子启动NtIAA13基因，创制耐低钾胁迫的烤烟新品系，为培育钾高效新品种提供思路和方法。本申请利用低钾诱导特异启动子proNtIAA13，构建过量表达载体，创制了耐低钾胁迫烤烟新品系，对减少钾肥施用，减少成本和环境污染具有重要的应用价值。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为NtIAA13基因克隆的电泳图。
[0020]图2为NtIAA13在烟草表皮细胞中的亚细胞定位图。
[0021]图3为本专利技术实施例提供的NtIAA13在烟草不同部位和不同缺素胁迫下的表达模式。
[0022]图4为本专利技术实施例提供的野生型烟草（WT）和proNtIAA13::NtIAA13转基因材料在不同钾素供应条件下的表型特征生物量、叶绿素含量和抗氧化能力。
[0023]图5为本专利技术实施例提供的的野生型烟草（WT）和proNtIAA13::NtIAA13转基因材料的钾素含量和钾素积累量。
[0024]图6为本专利技术实施例提供的的野生型烟草（WT）和proNtIAA13::NtIAA13转基因材料的高亲和钾转运蛋白基因表达情况。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，
本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]NtIAA13基因在调控耐低钾胁迫下烟草生长发育中的应用，所述NtIAA13基因的序列如SEQ ID No.1所示。
[0027]一种启动子，用于启动与低钾胁迫下烟草生长发育相关的基因。
[0028]进一步，所述启动子的序列如SEQ ID No.2所示。
[0029]进一步，所述基因序列如SEQ ID No.1所示。
[0030]一种重组载体，所述重组载体含有上述的NtIAA13基因和上述的启动子。
[0031]上述的重组载体在调控耐低钾胁迫下烟草生长发育中的应用。
[0032]上述的重组载体在培育高效利用钾素的烤烟新品种中的应用。
[0033]进一步，步骤为：将重组载体遗传转化至待改造烟草中，即可培育获得钾素高效利用的优势烟草。
[0034]优选的，所述待改造烟草为烟草品种。
[0035]优选的，所述待改造烟草为烤烟品种K326。
[0036]实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.NtIAA13基因在调控耐低钾胁迫下烟草生长发育中的应用，其特征在于：所述NtIAA13基因的序列如SEQ ID No.1所示。2.一种启动子，其特征在于：用于启动与低钾胁迫下烟草生长发育相关的基因。3. 根据权利要求2所述的启动子，其特征在于：所述启动子的序列如SEQ ID No.2所示。4. 根据权利要求3所述的启动子，其特征在于：所述基因序列如SEQ ID No.1所示。5.一种重组载体，其特征在于：所述重组载体含有权利要求1所述的NtIA...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻奇伟，何轶，罗贞宝，范龙，康俊，戴彬，李彩斌，蔡何青，曹廷茂，张小全，张松涛，贾宏昉，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：