[发明专利]大麦HvZIFL2基因及其用途

说明书

本发明公开了大麦HvZIFL2基因及其在调控大麦对干旱胁迫的耐受性方面的用途，属于基因工程技术领域。所述大麦HvZIFL2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HvZIFL2基因的克隆和分析，并结合BSMV‑VIGS技术在大麦XZ5上对该基因功能验证。发现沉默HvZIFL2基因导致大麦植株对干旱胁迫的耐受性显著降低。本发明为大麦耐干旱胁迫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HvZIFL2基因的克隆和分析及其用途。

背景技术

干旱是全球最为常见的自然灾害之一，严重制约农业生产，在所有非生物胁迫中占首位，每年因干旱导致作物减产达50％以上。近年来，持续的干旱已经对全球主要的农业产区造成了重大的影响(Wang等，2018)。除了水源性缺水外，随着我国经济社会的快速发展，水污染问题日趋严重，水质持续恶化，造成水质性缺水，进一步加剧了我国农业灌溉水资源不足的问题。轻度的干旱胁迫会导致植物生长发育速率下降，严重时直接导致植物死亡。在干旱条件下，要最大程度保证农作物的产量可以通过改良栽培措施和选育耐旱品种两种方式来实现，其中选育耐旱品种效果更明显。

大麦(Hordeum vulgare L.)是世界上广泛种植的禾谷类作物之一。从全球来看，大麦的种植面积和总产量位居第四，仅次于水稻、小麦和玉米。大麦营养价值高、适应性广，在食用、饲料和酿造方面用途广泛。更重要的是，与其他禾谷类作物相比，大麦拥有更高的耐旱性，也是挖掘耐旱基因、探索耐旱机理的良好种质资源。然而，由于长期的驯化过程，尤其是现代化的育种和栽培方式使得大麦的遗传多样性越来越低，大量基因丢失，造成了栽培大麦的单调的遗传背景，导致其对逆境的适应能力下降。

作为一种古老的作物，大麦具有两个起源中心，一个是在近东的肥沃月湾，另一个是在中国的青藏高原(Dai等，2012)。与近东起源中心相比，青藏高原由于独特的地形、气候、生态环境特点，使得该地区的野生大麦具有很强的抗逆性和适应性，种质资源更为丰富，具有更高的遗传多样性(Dai等，2014)。而且这些近缘野生大麦与栽培大麦的遗传距离较近，杂交完全可育，使其成为大麦育种的重要基因库，尤其是其独有的一年生野生大麦，是适应性、抗逆性和产量育种的宝贵资源。因此，通过研究野生大麦的优良性状，探究其背后的分子机理，挖掘相关基因，并利用传统育种和生物技术育种相结合的方式，导入到栽培大麦或其他作物中，改善相关性状，提高逆境适应能力，形成优良品种，应用于农业生产，创造经济价值，前景非常广阔。

锌诱导促进转运蛋白(Zinc Induced Facilitator-Like)是主要促进者超家族(Major Facilitator Superfamily)中的一类转运体。ZIFL基因最早在拟南芥中被发现和鉴定，被认为与植物Zn稳态密切相关(Haydon等，2007)。在水稻中，ZIFLs基因被鉴定为麦根酸类物质转运体，参与根系对Fe的吸收(Nozoye等，2011、2015)。然而，ZIFLs在大麦中的作用和功能尚不明确。

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干旱胁迫特性的基因，为大麦耐干旱胁迫育种与生产提供了理论依据和相关基因。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明以课题组前期筛选到的青藏高原一年生野生大麦XZ5(耐干旱胁迫基因型)和国际上公认的耐旱大麦品种Tadmor为实验材料，进行全基因组重测序，全面揭示XZ5和Tadmor全基因组突变类型(SNP、InDel、SV、CNV)，鉴定到了受这些突变影响的基因，并结合XZ5和Tadmor响应干旱胁迫的转录组研究，进一步筛选、克隆了XZ5中特异性的耐旱候选基因，并进行了基因功能验证。

本发明从青藏高原一年生野生大麦XZ5中克隆得到具有耐干旱胁迫特性的基因HvZIFL2，该基因的CDS区核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。