[发明专利]玉米ZmRAFS基因用于提高作物抗热能力的应用

说明书

本发明公开了玉米ZmRAFS基因用于提高作物抗热能力的应用，所述玉米ZmRAFS基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，其编码的蛋白序列如SEQ ID NO:2所示。本发明在植物中过表达ZmRAFS基因，通过利用蔗糖和肌醇半乳糖苷合成棉子糖，增加了玉米叶片中棉子糖的含量，提高了玉米的抗热性。

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，具体地说，涉及一种玉米棉子糖合成关键酶基因ZmRAFS(棉子糖合成酶/GRMZM2G150906)及其应用。

背景技术

发明人前期研究成果公开了在拟南芥中过量表达玉米ZmRAFS基因通过水解肌醇半乳糖苷产生肌醇提高植株的耐旱性(Li,T.,et al.,Raffinose synthase enhancesdrought tolerance through raffinose synthesis or galactinol hydrolysis inmaize and Arabidopsis plants.Journal of Biological Chemistry.2020.295:8064-8077.)。耐旱是指植物能够在适应生长温度(如28℃左右)、短期或长期缺水的环境下存活或生长。

发明内容

发明人研究发现玉米ZmRAFS基因(GRMZM2G150906)在植物中过量表达，提高了玉米叶片中棉子糖的含量，增强了植株的抗热性。

基于此，本发明提供了玉米ZmRAFS基因用于提高作物抗热能力的应用，所述玉米ZmRAFS基因序列如SEQ ID NO:1所示。进一步所述基因编码的蛋白序列如SEQ ID NO:2所示。

进一步所述玉米ZmRAFS基因在叶片中以肌醇半乳糖苷和蔗糖为底物合成棉子糖，通过调控叶片中棉子糖含量，提高植株抗热能力。所述作物优选玉米。

附图说明

图1玉米过表达载体示意图；pUbi:玉米Ubiquitin启动子；ZmRAFS:玉米棉子糖合成酶基因：NOS:终止子；p35S:花椰菜花叶病毒35S启动子；Bar:抗除草剂基因；Tvsp:终止子；HindIII,EcoRV:限制性酶切位点。

图2过表达ZmRAFS玉米株系叶片棉子糖含量显著提高；(A)玉米过表达株系的基因组水平鉴定；Marker:DNA分子量；Control:PCR水对照；Zong31:玉米综31自交系基因组；Plasmid:质粒DNA,作正对照；pTF101.1-ZmRAFS(1…9):过表达ZmRAFS的9个独立转化事件；(B)玉米过表达株系叶片ZmRAFSmRNA水平鉴定；(C)玉米过表达株系叶片ZmRAFS蛋白水平鉴定。Zong31:玉米综31自交系；ZmRAFS#1,2,3为过表达ZmRAFS基因的3个株系(综31背景)；ZmGAPDH:甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因，作内参；(D)玉米过表达株系叶片棉子糖(raffinose)含量测定。Zong31:玉米综31自交系；ZmRAFS#1,2,3为过表达ZmRAFS基因的3个株系(综31背景)；数据表示平均值±标准误，n＝3，*表示差异显著(Student’s t-test,*P0.05，**P0.01)。

图3过表达ZmRAFS基因玉米株系抗热性显著提高；(A)过表达ZmRAFS基因玉米株系及对照株系在正常、热激处理及复水后生长表型，标尺为5cm；(B)过表达ZmRAFS基因玉米株系热胁迫处理后存活率显著高于对照株系；(C)过表达ZmRAFS基因玉米株系热胁迫处理后电导率显著低于对照株系；Zong31：玉米综31自交系；ZmRAFS(#1,#2,#3)：ZmRAFS转基因株系。数据表示平均值±标准误，每个黑点代表1个生物学重复(8株幼苗)，每个株系8个生物学重复，不同的小写字母代表差异显著(Duncan test，P0.05)。

具体实施方式