[发明专利]高粱基因SbbZIP51在调控耐盐性中的应用

说明书

本发明属基因工程技术领域，具体涉及高粱基因SbbZIP51在调控耐盐性中的应用。高粱基因SbbZIP51的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。高粱抗逆性基因SbbZIP51编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或在SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等活性的由SEQ ID NO.2所示氨基酸衍生的氨基酸序列。高粱SbbZIP51可以调节植株的耐盐性，在拟南芥中超量表达后提高植株对ABA的敏感性、对盐处理的抗性、对甘露醇(渗透胁迫)处理的抗性。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及高粱基因SbbZIP51在调控耐盐性中的应用。

背景技术

土地盐渍化是世界范围内广泛存在的问题，盐渍土地面积已超过陆地面积的6％，另外约20％的可用耕地已发生或正在发生不同程度的盐渍化(Deng et al.,2015；Yang etal.,2019)。土地盐渍化已经严重制约着作物的生长和产量，加剧了耕地减少、人口剧增、粮食产量不足的形势。高粱作为第五大作物，具有抗旱、耐盐碱、耐瘠薄的特点，同时其生物产量大、用途广泛(可用于食用、制糖、饲用、酿酒和制造乙醇等)，是非常有潜力的粮食作物、饲料作物和能源作物(Mullet et al.,2014)。因此，创新耐盐高粱品种不仅可以提高盐渍边际土地的利用、促进相关地区传统农业的发展，还能为生物能源的开发奠定基础、促进相关新能源的开发与利用。

转基因技术是对高粱品种进行抗逆性遗传改良的重要手段，寻找高粱中可真正用于抗逆性遗传改良的基因是其中的关键。在非生物逆境应答中，转录因子是调控基因表达的主要调控因子，发挥着重要的作用，其中涉及bZIP、DREB2/AP2、NAC、MYB/MYC、WRKY等诸多转录因子家族，形成了十分复杂而精细的调控网络(Vishwakarma et al.,2017)。bZIP转录因子家族是真核生物中分布最广泛、最保守的转录因子家族之一。bZIP转录因子参与植物的多种生物学过程，包括植物的生长发育、代谢以及对生物和非生物逆境胁迫的响应等。bZIP结构域主要由碱性区域(basic region)和亮氨酸拉链区域(leucine zipper)构成。碱性区域包含16个氨基酸、核定位信号以及N-X₇-R/K结构域，主要负责与特异DNA的结合；亮氨酸拉链区域由L-X₆-L-X₆-L结构域组成，直接参与到bZIP蛋白的二聚体化(Kang et al.,2002)。

根据bZIP结构域的特性，在拟南芥的基因组中鉴定出75个bZIP家族成员，在水稻中鉴定出86个bZIP类的转录因子(Xiang et al.,2008)。水稻中，编码bZIP类转录因子的OsABI5基因的表达量在ABA处理和盐处理后上升，在干旱和低温的处理后下降。OsABI5作为负调控因子参与非生物逆境应答，超量表达OsABI5导致植株的耐盐性降低，沉默其表达后的植株耐盐性提高(Zou et al.,2008)。OsABF1的表达受到多种非生物逆境的诱导，例如盐、干旱、氧化胁迫、低温胁迫等。OsABF1的突变体与野生型相比，对干旱和盐的抗性降低(Amir Hossain et al.,2010)。OsbZIP52作为负调控因子参与胁迫应答，其表达量在低温处理下显著上升，超量表达该基因后导致许多逆境应答的基因下调表达，植株产生对低温胁迫、干旱胁迫敏感的表型(Liu et al.,2012)。水稻基因OsbZIP71的表达受到干旱、ABA处理、甘露醇处理的强烈诱导，而在盐胁迫处理下表达量下降。OsbZIP71通过调控不同的靶基因参与到不同的逆境应答中，在水稻中超量表达OsbZIP71后可以提高水稻对干旱、盐、渗透胁迫的抗性，沉默表达后可以降低植株对逆境胁迫的敏感性(Liu et al.,2014)。水稻OsbZIP23的表达受到干旱、盐等逆境胁迫的诱导，超量表达OsbZIP23可以显著提高水稻对逆境的耐受力(Xiang et al.,2008)。

随着高粱全基因组测序完成，高粱的bZIP转录因子家族已被初步鉴定至少具有92个家族成员，但其功能还知之甚少。因此，发现高粱在非生物逆境应答中具有重要的调节功能的基因具有重要意义。

发明内容