[发明专利]青藏高原一年生野生大麦HvEXPB7基因及其用途

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体地说，涉及青藏高原一年生野生大麦HvEXPB7基因的克隆和分析，还涉及利用BSMV-VIGS方法研究该基因在青藏高原一年生野生大麦XZ5根毛生长及耐旱性中的作用。

背景技术

干旱是影响农作物生长与产量的一个主要环境因素。干旱胁迫引起植株体内一系列生理生化和基因表达的变化。植物的耐旱性或对干旱的适应能力是一个复杂的性状，涉及很多代谢途径和表型特征(Hu和Xiong，2014)，因此解密植物的耐旱机制仍然是一个具有挑战性的任务。

根毛是根表皮细胞的管状突起，在养分和水分的吸收、根系土壤固着以及根与土壤微生物的互作等方面具有重要的作用(Libault等，2010)。研究发现，很多经过长期驯化的植物根系常常具有发达的根毛，这也被视为现代分子育种的一个重要特征。

Expansin是非酶性质的细胞壁松弛和重构蛋白，参与细胞壁的伸长与扩张，因此在种子萌发、根系生长，叶片伸长和果实成熟等多种生物学过程中发挥着重要功能(Cosgrove，2015)。根据expansin家族基因的序列特征，该家族基因被分成四个亚家族：EXPA、EXPB、EXLA和EXLB，其中EXPB对单子叶植物细胞壁的作用更明显(Zhou等，2014；Han等，2015)。EXPB基因一般都含有内含子，但是不同个体间内含子的长度和数量存在明显差异。EXPB蛋白包括DPDD_1和Pollen_allerg_1两个功能域及其它一些保守结构如：DPDD_1功能域中6-8个保守的半胱氨酸残基(Cys，C)、Pollen_allerg_1中4个保守的色氨酸(Trp，W)和HFD(His-Phe-Asp)保守结构，这些序列特征对其功能的发挥是不可或缺的。很多的实验证据已经表明expansin与根毛的生长与发育有关。拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)AtEXP7和AtEXP18在根毛细胞中特异表达，并且能够调控根毛的发生和伸长(Lin等，2011)。水稻(Oryza sativa L.)OsEXPB2、OsEXPB5和大麦(Hordeum vulgare L.)HvEXPB1都被证明对根系建成和根毛生长发育起到调控作用(Kwasniewski和Szarejko 2006；Won等，2010；Zou等，2015)。

与传统的转基因方法验证基因功能相比，病毒诱导基因沉默技术具有速度快、操作简单、高通量、成本低等优势，能够高效鉴定当代植株基因功能缺失的生理和表型变化，从而明确基因功能。但是大多数的VIGS载体都只适合在双子叶植物上应用。基于大麦条纹花叶病毒改造的BSMV载体(由RNAα、RNAβ和RNAγ组成，其中外源基因片段可插入RNAγ的NheI酶切位点间，形成RNAγ:目标基因重组载体，侵染植株时三条RNA链缺一不可)是专一针对单子叶植物的VIGS载体(Wang等，2010)，目前为止，已经在一些重要的单子叶粮食作物如大麦、小麦(Triticum aestivum L.)，水稻和玉米(Zea mays L.)上得到了成功应用，弥补了其它一些VIGS载体不能应用于单子叶粮食作物的不足，是近年来VIGS研究的一个热点(Lee等，2012)，但是在野生大麦上的应用还未见报道。

与栽培大麦相比，青藏高原一年生野生大麦(Hordeum vulgare L.ssp.spontaneum)具有丰富的遗传多样性(Dai等，2012；2014)，并且由于其长期受到各种恶劣生长环境的驯化，形成了一套独特的抗(耐)性基因调控网络，因此从青藏高原一年生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

本发明要解决的技术问题是提供一种从青藏高原一年生野生大麦XZ5中克隆的HvEXPB7基因，及其对干旱条件下XZ5根毛生长的作用。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种青藏高原一年生野生大麦HvEXPB7基因，为SEQ ID No：1所示的核苷酸序列。备注说明：HvEXPB7cDNA来源于青藏高原一年生野生大麦(Hordeum vulgare L.ssp.spontaneum)XZ5。

本发明还同时提供了上述HvEXPB7基因编码的蛋白质，为SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列。备注说明：HvEXPB7氨基酸序列来源于青藏高原一年生野生大麦(Hordeum vulgare L.ssp.spontaneum)XZ5。