[发明专利]可提高水稻生殖期抗旱性的EADT1基因，编码序列和应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学、基因工程技术领域，具体涉及一种在水稻中表达的脂质转移蛋白EADT1基因的克隆，转基因载体的构建以及在提高水稻耐旱性和结实率中的应用。

背景技术

水稻是我国最重要的粮食作物，同时也是农业生产中用水最多的作物。干旱严重影响了水稻的产量，如何减少水稻对水的依赖，使其具有节水抗旱的特性，对我国的粮食、水和生态安全具有重要意义。产量的重要决定因素就是水稻在花期的结实率。水稻在不同发育时期对于干旱的耐受能力不一样（Saini & Lalonde, 1998; Yang & Zhang, 2006）。在营养期水分缺乏时，只要能维持最低需水量，那么在转入生殖生长期后，水分供给充足的话，往往能够开花结实，不一定会导致严重减产。生产实践也表明，水稻营养期完全可以在半湿润的土地上生长；但到了生殖生长期（花期），田间则需要维持一定水层，因为此时水稻需水量最大。如果遭到水分胁迫，花粉粒育性往往会受到影响，导致结实率严重下降(Saini & Lalonde, 1998)。在水稻的减数分裂期，短时间4天左右的干旱，都会导致产量严重下降80% (Sheoran & Saini, 1996)。因此，提高干旱胁迫下的水稻育性和结实率，对于提高逆境下的水稻产量有着十分重要的意义。

利用分子生物学和基因工程技术进行分子育种，将抗旱相关基因转入优良的水稻品种中，改良其抗旱性，培育即抗旱又高产优质的农作物新品种是抗旱育种的有效途径之一。本研究通过水稻基因芯片的方法筛选到了一个在花期受干旱诱导的基因EADT1，通过转基因技术提高这个基因在体内的表达水平，可以改变水稻花期的抗旱能力，提高结实率。

EADT1（Enhance Anthesis Drought Tolerance 1）基因编码一个脂质转移蛋白（Lipid Transfer Protein, LTP），LTP是一类具有在膜间转运脂类分子活性的小分子蛋白质（Kader, 1975）。它的分子内通常有8个保守的半胱氨酸残基，形成4个稳定的二硫键，根据不同的二硫键排布方式可以分为LTP1和LTP2家族，通常LTP1分子量稍大一些，在9-14 kDa之间，本发明中的EADT1基因就属于LTP1家族。而LTP2的分子量通常在7 Da左右（Carvalho & Gomes, 2007）；还有一类LTP-like的蛋白质，尽管在一级结构及二硫键排布方式上与LTP具有相似性，但分子内存在过多的带电氨基酸，体外没有转移脂质的活性，目前只在洋葱种子中发现（Cammue et al, 1995）。LTP基因的5’端一般存在编码信号肽的顺序，在成熟蛋白中这段信号肽被剪去，故一般认为LTP存在于细胞壁中。水稻中有一个庞大的脂质转移蛋白家族，由52个基因编码（Boutrot et al, 2008），但这个家族中的成员，可能具有不同的生理功能（Carvalho & Gomes, 2007）。在不同物种中，LTP的功能分化非常多样，具体报道包括：参与细胞角质层和蜡质的合成（Kim et al, 2008; Lee et al, 2009）；信号传导和信号识别（Park et al, 2000; Blein et al, 2002）；系统获得性抗性信号的传递（Maldonado et al, 2002）；花粉粒发育过程（Li et al, 2006; Zhang et al, 2010）；抵御病原菌感染（Ge et al, 2003; Lee et al, 2009; Sarowar et al, 2009）等。因此，该基因可能主要参与了植物体内一些涉及脂质转运的生理过程，但这些过程可能各有不同的生理意义。本发明中的EADT1基因参与了调节干旱胁迫下的雄配子发育过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种受干旱诱导的脂质转移蛋白基因EADT1及其编码序列，并且利用该基因对宿主植物进行遗传上的改造，提高作物的抗逆性及缺水时的结实率。