[发明专利]一种赖草生长素输出载体及其编码基因与应用

说明书

本发明具体涉及一种赖草生长素输出载体及其编码基因与应用，属于植物基因工程技术领域。本发明首次发现了赖草的生长素输出载体，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明的赖草生长素输出载体与拟南芥AtPIN1的功能相近，在赖草中是影响根茎生长素运输及根发育的关键转运子。赖草生长素输出载体编码基因的过表达促进了转基因拟南芥中生长素的极性运输和根的发育，并促进了生长素的积累，这些结果表明，赖草生长素输出载体对赖草根系发育和生长素运输具有重要影响，通过利用赖草生长素输出载体调控根系发育的功能，有助于实现调控赖草形态结构、根系发育并最终提高赖草品质的目标。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种赖草生长素输出载体及其编码基因与应用。

背景技术

赖草是典型的复合型分蘖克隆植物，通过根茎逐级分蘖进行无性繁殖的根茎类禾草，是草原牧草种群及群落结构的重要组成部分，很多优良牧草都具有地下根茎，通过不断分蘖形成纵横交错的地下根茎网，以及与之对应的地上子代分株，该特点赋予了赖草很强的水平拓展迁移能力和抗扰动能力，以及极强的防止风沙、稳固沙地的能力，所以种植赖草对防止土地荒漠化、提高环境恶劣地区物种的多样性、生态环境的保护和恢复等方面都具有极为重要的作用。大赖草(Leymus racemosus)、灰色赖草(Leymus cinereus)常被作为农、牧业良种繁育及麦类作物育种时的重要远缘杂交材料，所以发掘和应用赖草属基因库资源愈来愈受到人们的重视。因此，选择赖草根茎作为研究对象，研究其调控根系分蘖、生长方向性基因及生长机理，具有特殊的代表性。

侧枝(禾本科植物中称作分蘖)的起始和生长是决定株型发育的重要因素，植物激素在调控分蘖产生方面具有不可替代的作用。生长素是一种重要的植物激素，调节多种植物的生理和发育过程。生长素梯度分布受生长素外排载体调控，对植物生长至关重要。大量研究表明，PIN基因家族在调控生长素运输中起着至关重要的作用。目前，PIN基因家族已在多种植物中被鉴定，如拟南芥、水稻和杨树。人们从拟南芥中先后分离了AtPIN1、AtPIN2、AtPIN3、AtPIN4和AtPIN7等基因，其中，AtPIN1定位于根或地上部分的维管组织及胚胎中，参与根系和分蘖等多种器官的发育调控；AtPIN2仅在根中表达，其转录定位于根部因重力刺激发生弯曲的区域，在根毛的发生区域也观测到AtPIN2的大量表达；AtPIN3的分布较广，在根分生组织的中柱鞘细胞(pericycle)、根冠柱(columella)以及幼芽的内皮层(endodemis)细胞中都可以观测到其表达；AtPIN4在根静止中心(quiescent center)区域表达，对维持分生组织中生长素的浓度梯度至关重要，此外，它还在胚胎的极性建成时大量表达；同样AtPIN7在根冠和胚胎中表达，它在维持生长素的向基式浓度梯度时起作用。(刘士平等，高等植物的PIN基因家族，植物生理学通讯，2009，45(8)：833-841)

然而，目前赖草中的生长素输出载体的具体结构还不清楚，其具体功能也尚不明确。在赖草种植与培育中，草原土地沙漠化抑制根系发育，导致水分和肥料吸收减少，而生长素输出载体对生长素的运输与根系的发育起着重要作用。因此，挖掘赖草生长素输出的关键基因，开发其在赖草中的功能与应用，可以更好的改善赖草根系品质，使之可以适应复杂严峻的生态环境，改善土地荒漠化，是行业内研发人员积极探索的课题之一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种赖草生长素输出载体及其编码基因与应用，赖草生长素输出载体参与根茎分蘖及侧生分生组织分化，为解决赖草分子设计育种技术提供了理论基础。

本发明采用的技术方案如下：

一种赖草生长素输出载体，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

上述赖草生长素输出载体的编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。