一种改良植物农艺性状的方法及其应用技术

本申请实施例公开了一种改良植物农艺性状的方法及其应用，通过使功能基因ZmSPL12在植物中过表达，提高植物耐盐胁迫、碱胁迫和/或耐低氮的能力。所述方法及其应用为培育耐盐碱、耐低氮的作物新品种尤其是玉米新品种提供了可能,对全球粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。重要意义。重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种改良植物农艺性状的方法及其应用


[0001]本专利技术属于植物基因
，具体涉及ZmSPL12基因及其编码蛋白用于改良植物耐盐、耐碱和/或耐低氮性状的方法及其应用。

技术介绍

[0002]土壤盐碱化是世界范围农作物产量和品质大幅下降的主要环境胁迫之一。据不完全统计,受盐分影响的土壤在全世界约为9.5438亿公顷,可造成达7
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8%的生产力损失。此外，在农业种植生产中，过多施用氮肥容易导致环境污染，并且增加了农户的种植成本。
[0003]玉米是集粮食、饲料、工业原料于一身的重要农作物，也是世界上生产能力最高的农作物，其充足稳定的供应对保证世界范围内的粮食安全至关重要。因此，研究玉米耐盐碱、耐低氮的分子机制，挖掘耐盐碱、耐低氮的优异基因资源，培育耐盐碱、耐低氮的玉米新品种,对全球粮食安全和农业可持续发展有重要意义。

技术实现思路

[0004]本文提到的所有参考文献都通过引用并入本文。除非有相反指明,本文所用的所有技术和科学术语都具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。除非有相反指明,本文所使用的或提到的技术是本领域普通技术人员公知的标准技术。材料、方法和例子仅作阐述用,而非加以限制。
[0005]本申请实施例提供了一种改良植物农艺性状的功能基因SPL12,所述基因在植物中过表达后，可以提高植物耐盐胁迫、碱胁迫和/或耐低氮的能力。
[0006]本申请实施例提供了一种改良植物农艺性状的方法，通过在植物中引入功能基因的过表达构建体，使植物获得耐盐、碱和/或耐低氮的表型，其特征在于，所述功能基因的核苷酸序列选自下列组的序列之一：(a）如基因位置号Zm00001d015410所示的核苷酸序列；(b）如SEQIDNO:1或2所示的核苷酸序列；(c）其编码氨基酸序列如SEQIDNO:3所示的核苷酸序列；(d）在严谨杂交条件下能够与（a）
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（c）中所述序列的核苷酸序列杂交的核苷酸序列；(e）与（a）
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(d)之任一所述核苷酸序列有80%（优选为至少85%）序列相似性，且在植物中过表达后具有使植物获得耐盐、耐碱和/或耐低氮表型的核苷酸序列；或(f）与（a）
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（e）之任一所述的核苷酸序列互补的核苷酸序列。
[0007]可选地，本申请中所述“严谨杂交条件”或“严谨条件”指在所属领域中已知的低离子强度和高温的条件。通常，在严谨条件下，探针与其靶序列杂交的可检测程度比与其它序列杂交的可检测程度更高（例如超过本底至少2倍。严谨杂交条件是序列依赖性的，在不同的环境条件下将会不同，较长的序列在较高温度下特异性杂交。通过控制杂交的严谨性或洗涤条件可鉴定与探针100%互补的靶序列。更具体的，所述严谨条件通常被选择为低于特
异序列在规定离子强度pH下的热熔点（Tm）约5
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10℃。Tm 为在平衡状态下50%与目标互补的探针杂交到目标序列时所处的温度。严谨条件可为以下条件：其中在pH 7 .0到8 .3下盐浓度低于约1.0 M钠离子浓度，通常为约0.01到1.0 M钠离子浓度，并且温度对于短探针（包括但不限于10到50个核苷酸）而言为至少约30℃，而对于长探针（包括但不限于大于50个核苷酸）而言为至少约60℃。严谨条件也可通过加入诸如甲酰胺的去稳定剂来实现。对于选择性或特异性杂交而言，正信号可为至少两倍的背景杂交，视情况为10倍背景杂交。例示性严谨杂交条件可如下：50%甲酰胺，5
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SSC和1% SDS，在42℃下培养；或5
×
SSC，1% SDS，在65℃下培养，在0.2
×
SSC中洗涤和在65℃下于0.1% SDS中洗涤。所述洗涤可进行5、15、30、60、120分钟或更长时间。
[0008]可选地，本申请实施例所提供的功能基因，还包括与本专利技术实施例所公开的耐盐、碱和/或耐低氮的功能基因的核苷酸序列有至少80％、85%、90%、95%、98％或99％序列相似性的同源基因，或者与本专利技术实施例所公开的功能基因的氨基酸序列有至少90%、95％或98％序列相似性的同源基因，且所述同源基因在植株中过表达后具有使植株获得耐盐、耐碱和/或耐低氮的表型，所述同源基因可以从任何植物中分离获得。
[0009]可选地，本申请实施例所述功能基因的同源基因核苷酸序列可以从任何植物中分离获得，包括但不限于芸苔属、玉米、小麦、高粱、两节荠属、白芥、蓖麻子、芝麻、棉籽、亚麻子、大豆、拟南芥属、菜豆属、花生、苜蓿、燕麦、油菜籽、大麦、燕麦、黑麦(Rye)、粟、蜀黍、小黑麦、单粒小麦、斯佩尔特小麦(Spelt)、双粒小麦、亚麻、格兰马草(Gramma grass)、摩擦禾、假蜀黍、羊茅、多年生麦草、甘蔗、红莓苔子、番木瓜、香蕉、红花、油棕、香瓜、苹果、黄瓜、石斛、剑兰、菊花、百合科、棉花、桉、向日葵、芸苔、甜菜、咖啡、观赏植物和松类等。优选地，所述植物包括玉米、大豆、芥菜、粟、小麦、大麦、黑麦、稻、棉花和高粱。
[0010]本申请中所述的序列相似性的百分比可以通过公知的生物信息学算法来获得，包括Myers和Miller算法、Needleman
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Wunsch全局比对法、Smith
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Waterman局部比对法、Pearson和Lipman相似性搜索法、Karlin和Altschul的算法，这对于本领域技术人员来说是公知的。
[0011]本领域技术人员应该知晓，同一种植物不同品种间的同一基因存在单核苷酸多样性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)，即同一基因的核苷酸序列往往存在个别碱基的差异，但同一作物品种数量很多，专利技术人不可能进行一一列举，本申请实施例仅提供了玉米作物中具有代表性的品种的序列。因此，本领域技术人员应该知悉，不同品种来源的与本专利技术所保护基因及其核苷酸序列存在SNP的核苷酸序列也在本专利技术的保护范围内。
[0012]可选地，本申请实施例提供的改良植物农艺性状的方法，其中所述的过表达构建体还包括与分离的功能基因核苷酸序列可操作连接且驱动功能基因超量表达的启动子。本申请中所述“超量表达”或“过表达”是指一种基因的表达产物在转基因植株中的表达量超过其在正常或非转基因植物中的表达量。
[0013]可选地，本申请中所述的启动子可以是组成型表达启动子、特异性表达启动子或是诱导型表达启动子。具体地，所述过表达启动子包括但不限于花椰菜花叶病毒CaMV35s启动子(odelletal，nature313：810
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812(1985))、胭脂碱合酶(nos)启动子(ebertetal，pnas.84:5745
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5749(1987))、adh启动子(walkeretal，pnas.84:6624
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6628(1987))、蔗糖合酶启动子(yangetal，pnas.87:4144
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4148(1990))、玉米泛素启动子Ub本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改良植物农艺性状的方法，通过在植株中引入功能基因的过表达构建体，使植株获得耐盐、耐碱和/或耐低氮的表型，其特征在于，所述功能基因分离的核苷酸序列选自下列组的序列之一：(a) 如基因位置Zm00001d015410所示的核苷酸序列；(b) 如SEQ ID NO:1或2所示的核苷酸序列；(c) 其编码氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列；(d) 在严谨条件下能够与（a）
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（c）中所述序列的核苷酸序列杂交的核苷酸序列；(e) 与（a）
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(d)之任一所述核苷酸序列有80%（优选为至少85%）序列相似性，且在植株中过表达后具有使植株获得耐盐、耐碱和/或耐低氮表型的核苷酸序列;或(f) 与（a）
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（e）之任一所述的核苷酸序列互补的核苷酸序列。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的过表达构建体还包括与功能基因核苷酸序列可操作连接且驱动功能基因超量表达的启动子。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述的启动子为花椰菜花叶病毒CaMV 35S、玉米泛素启动子Ubiquitin、或水稻Actin1启动子。4.根据权利要求1
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3之任一所述的方法，其中所述的植物为单子叶植物或双子叶植物。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述的单子叶植物为玉米、水稻、大麦、小麦、高粱、粟、甘蔗和黑麦。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述的双子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海洋，徐妙云，马蕾，白致静，王宝宝，谢钰容，赵斌斌，胥华，郑智刚，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：