[发明专利]小麦基因TaAn在提高植物DON耐受性和FHB抗性中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及利用小麦基因TaAn提高植物的DON耐受性和赤霉病抗性。通过筛选小麦悬浮细胞抑制差减杂交cDNA文库及RACE克隆基因全长的方法，从小麦品种郑麦9023中分离得到一个受DON诱导的基因TaAn。利用农杆菌介导的遗传转化方法，使该基因在拟南芥中超量表达，提高了转基因拟南芥对DON耐受能力和对赤霉病的抗性；利用农杆菌介导的遗传转化方法，使该基因在小麦中组成型表达，提高了转基因小麦对DON耐受能力，研究证实了该基因作为植物抗赤霉病功能的新用途。

技术领域

本发明属于小麦转基因技术领域，具体涉及利用小麦基因TaAn提高植物的DON耐受性和FHB抗性。所述的基因为小麦TaAn基因，该基因被证实是一种具有抗菌肽功能的新的小麦基因，在植物的防御反应中起着重要的作用。TaAn基因受到DON的诱导，参与植物细胞防御反应的调控。超表达该基因可以提高拟南芥对DON的耐受性及FHB的抗性；组成型表达该基因可以提高小麦对DON的抗性。利用基因TaAn有望提高植物的赤霉病抗性，为转基因小麦抗赤霉病育种提供新的安全的抗性种质资源。

背景技术

小麦是世界上最重要的粮食作物之一，由镰刀菌引起的小麦赤霉病(Fusariumhead blight, FHB)是世界范围内的重要真菌病害，致病真菌主要包括禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)、燕麦镰刀菌(Fusarium avenaceum)、黄色镰刀菌(Fusariumculmorum)和梨孢镰刀菌(Fusarium poae)等，其中禾谷镰刀菌是世界范围内的最主要致病菌。在小麦主产区每隔4-5年都会有一次大规模的赤霉病流行。2010年以来，赤霉病大区流行的频率在我国呈逐年上升的趋势，基本上每隔1-2年就会有一次大范围流行，其中2012年最为严重。从2000到2018年，我国平均每年受赤霉病影响的小麦耕地面积约450万公顷，占小麦总耕地面积的20％，平均每年造成小麦产量损失约为341万吨。赤霉病菌主要在花期侵染小麦穗部，并通过穗轴的维管束感染周围小穗，引起小麦穗部枯萎，籽粒发育异常，并伴随红色霉斑。禾谷镰刀菌在侵染小麦过程中会产生多种真菌毒素，如玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEA)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇 (Deoxynivalenol,DON)、雪腐镰刀菌烯醇(Nivalenol,NIV)，其中以DON为主，严重威胁小麦的产量和品质。DON对动物的慢性毒性效应表现为呕吐，食欲下降，体重减轻，流产以及免疫抑制。

TaAn基因编码73个氨基酸，在NCBI数据库中没有功能注释，属于小麦未知功能蛋白。我们在前期研究中，从小麦悬浮细胞的抑制差减杂交文库(suppression subtractivehybridization，SSH)中筛选到一个523bp的EST片段，受到DON的强烈的诱导，之后通过 3’RACE和5’RACE克隆到了基因的全长，将该基因命名为TaAn。鉴于在小麦中的TaAn基因能否提高植物的FHB抗性尚无报道，因此，从小麦中分离到TaAn基因，在拟南芥中超表达该基因后，能够提高拟南芥的DON耐受性和FHB抗性，在小麦中组成型表达该基因，可以提高小麦的FHB抗性，对于培育小麦抗病新品种具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供小麦的TaAn基因在植物赤霉病抗性改良中的应用。通过筛选小麦悬浮细胞抑制差减杂交cDNA文库及RACE克隆基因全长的方法，从小麦中分离得到一个受DON诱导的基因TaAn，进一步将该基因在拟南芥中超量表达提高了转基因拟南芥对DON耐受能力和对赤霉病的抗性，通过将该基因在小麦中组成型表达提高了转基因小麦对DON耐受能力，研究证实了该基因作为植物抗赤霉病功能的新用途。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

小麦基因TaAn的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，其编码的蛋白质的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。