[发明专利]大麦HvHOX9基因及其用途

说明书

本发明公开了大麦HvHOX9基因及其在调节大麦耐铝性能方面的用途，属于基因工程技术领域。所述大麦HvHOX9基因的CDS区核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明通过对大麦HvHOX9基因的克隆和分析，并结合BSMV‑VIGS技术在XZ16上对该基因进行功能验证发现，HvHOX9参与调控铝胁迫下XZ16根系再生长，并降低细胞壁铝含量，本发明为大麦耐铝育种与生产提供了理论依据和相关基因。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及大麦HvHOX9基因及其在调节大麦耐铝性能方面的用途。

背景技术

铝是地壳中最丰富的金属元素，而在土壤中铝主要以难溶性的化合物存在。但是随着人类活动的加剧，酸雨沉降和生产肥料的大量使用导致土壤酸化严重。据统计，酸性土壤约占世界可耕地的50％(Kochian等，2004)。当土壤pH低于5.0，铝就会从矿物态解离为离子态(其中以Al³⁺离子毒性最强)释放到土壤中，并且pH越低，铝的溶解性越大，活性铝对植物有毒害作用，抑制根系生长以及水分和养分的吸收。铝毒害是酸性土壤上限制农作物产量的主要因素之一。

因此，开展作物耐酸铝胁迫的生理生化与分子机理研究，揭示作物酸铝耐性机制，具有重要的理论和实践价值。

铝毒害的作用部位主要是根尖，它能抑制植物根尖细胞伸长和细胞分裂，从而导致根发育不良、萎缩。植物耐铝机制包括外部排斥机制(质外体)和内部忍耐机制(共质体)。外部排斥机制主要包括：有机酸及磷酸盐的分泌、细胞壁对铝的固定、质膜对铝的选择透性、诱导产生的根际pH屏障、铝被主动输出细胞外等；内部忍耐机制包括共质体中有机酸与蛋白质对铝的螯合、液泡的区室化和抗氧化酶活性的提高等(Maron等，2013)。

大麦是位于小麦、玉米和水稻之后的第四大谷类作物。但是大麦对铝胁迫极其敏感，这严重限制了大麦在全球许多酸性土壤农业区的种植，因此，迫切需要筛选耐铝种质，挖掘耐铝相关基因，以培育耐铝大麦品种。

青藏高原一年生野生大麦具有丰富的遗传多样性，与栽培大麦无生殖隔离，是一种无需特殊技术和设施即可直接加以利用的初级基因库，因此从野生大麦中发掘优异的抗(耐)性相关基因，进而应用于栽培大麦或其他作物，对作物品种改良具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从大麦中克隆得到的具有耐铝特性的基因，为培育耐铝大麦品种提供相关基因及理论基础。

为实现上述目的，本发明从青藏高原一年生野生大麦耐铝基因型XZ16(Hordeumvulgare L.ssp.Spontaneum，六棱大麦)(Dai等，2013)中鉴定克隆到的具有耐铝特性的基因HvHOX9，来源于XZ16。

HvHOX9基因克隆与分析：基于根部miRNA以及RNA-seq结果挑选出一个铝胁迫条件下，在XZ16中高表达的HD-ZIP家族基因，从XZ16中克隆了该基因的全长CDS区序列，命名为HvHOX9。该基因的CDS区核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

HvHOX9基因CDS区全长2523bp，编码一个840aa的蛋白序列，该蛋白分子量为92.21kDa，等电点pI＝5.72。

本发明还提供了所述的大麦HvHOX9基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ IDNO.2所示。

HvHOX9蛋白序列功能域预测分析，结果显示该蛋白含有3个功能域：HOX功能域，START功能域以及MEKHLA功能域，因此，将该基因分类为HD-ZIPⅢ家族基因。

将HvHOX9蛋白序列进行进化树分析，结果显示该蛋白与水稻OsHOX9位于同一进化枝上。