[发明专利]紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用

说明书

本发明公开了一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用，所述MsSAP22基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。本发明发现MsSAP22表达蛋白定位于叶绿体中。过表达MsSAP22基因能增强拟南芥的耐旱性，有利于从分子机制上阐明MsSAP22基因在抗渗透胁迫响应方面的作用，并且对苜蓿的定向遗传改良有重要意义。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用。

背景技术

紫花苜蓿(Medicago sativa subsp.sativa)作为最重要的豆科牧草，在我国草牧业发展和生态经济建设中发挥着巨大作用(杨青川等，2016)。西北、华北干旱和半干旱地区是我国紫花苜蓿主产区，这些地区干旱少雨，水资源匮乏，已成为影响紫花苜蓿产量和地理分布的关键瓶颈(陈静等，2020)。另外，我国紫花苜蓿抗旱品种缺乏及对优质牧草的需求快速增加，导致苜蓿干草和种子长期依赖进口，成为影响我国草牧业发展的问题。因此，紫花苜蓿抗旱功能基因的挖掘及其响应干旱生理和分子机制的解析，对促进高抗旱紫花苜蓿遗传改良及我国草牧业发展具有重要的理论意义和实践价值。

现实研究中，由于紫花苜蓿具有多倍体遗传、近交衰退、异花授粉、自交不亲和等复杂特性，极大的阻碍了对其基因组的解析和新品种的培育。紫花苜蓿是我国西北、华北干旱和半干旱地区的主栽牧草，其虽具有一定的抗旱性，但耐旱能力较弱。随着水资源的日益匮乏，干旱胁迫已成为限制紫花苜蓿产量和品质的主要因素。近年来，研究人员从形态学、生理学、蛋白质组学及转录组学等不同领域对紫花苜蓿响应干旱胁迫开展了研究(Ma etal.，2017，Luo et al.，2019，Wang et al.，2020)，但相较于其它模式植物和重要农作物依然严重滞后。因此，迫切需要加强紫花苜蓿响应干旱胁迫基础研究，为提高紫花苜蓿耐旱能力及解决我国优质苜蓿严重依赖进口的问题奠定理论基础。

发明内容

本发明的目在于提供一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述的核苷酸序列由366个碱基组成。

一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。所述的序列由121个氨基酸残基组成。

包含上述紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因的过表达载体也落入本发明的保护范围，本发明所选用的过表达载体为农杆菌过表达载体。

本发明最重要的发明点在于通过抗渗透胁迫实验，发现该基因能够提高植物耐旱性。也就是说，该基因或蛋白或过表达载体在提高植物耐旱性方面具有重要的作用。

上述植物包括紫花苜蓿、烟草、拟南芥，但不限于此，凡是可以利用转基因技术将MsSAP22基因的过表达载体转入该植物中，均可以获得相同的技术效果。

本发明所述耐旱性表现包括：在抗渗透胁迫下，相对于野生型植株来讲，转基因植株的耐受性强于野生型。具体表现为：在含有300mM甘露醇和30μM ABA的1/2 MS培养基上，野生型和转基因株系的根系生长均受到抑制，但转基因株系的根长和侧根数显著高于野生型。还对转基因拟南芥在土壤中的抗旱性进行了评价。首先将Col-0和转基因株系在正常的1/2 MS培养基上萌发，再将萌发后的拟南芥幼苗移栽至土壤中，土壤的成分为草炭土和蛭石(3∶1)。幼苗生长约20天后，将花盆浇水至饱和后进行干旱处理，每个处理设置3次生物学重复，然后观察其表型，对野生型和转基因株系进行干旱处理12天后，转基因拟南芥开始出现萎蔫和干枯现象，但野生型拟南芥已经完全干枯。此时对所有拟南芥进行复水处理，结果表明复水后转基因拟南芥的存活率显著大于野生型，说明MsSAP22基因增强了转基因拟南芥的抗旱性。