[发明专利]一种菊叶薯蓣DcW5基因及其在耐干旱胁迫和耐盐胁迫中的应用

说明书

本发明公开了一种菊叶薯蓣DcW5基因及其在耐干旱胁迫和耐盐胁迫中的应用。本发明在菊叶薯蓣中克隆得到一个耐逆境胁迫的相关基因DcW5，该基因在植物根中表达量最高，受盐胁迫和干旱胁迫表达上调，通过拟南芥转基因表达体系的构建，得到DcW5转基因纯合品系，DcW5的超表达显著提高了拟南芥对盐胁迫和干旱胁迫的耐受性。因此，表明DcW5对植物抗逆境胁迫具有重要作用，可以用于转基因技术调控植物在盐胁迫和干旱胁迫下的适应能力，也有助于培育抗逆境胁迫的转基因植株。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。更具体地，涉及一种菊叶薯蓣DcW5基因及其在耐干旱胁迫和耐盐胁迫中的应用。

背景技术

非生物胁迫是影响植物生长发育的主要因素之一，包括干旱、极端温度和土壤盐渍化等。非生物胁迫对植物的影响主要来源于自然环境的不利变化，从而引起植物体内在的生理生化状态发生一定改变，导致植物体原有的性状表型如果实结实等遭受严重破坏。其中，由于土壤盐渍化和干旱对植物的影响越来越严重，盐胁迫会破坏植物体细胞膜及其结构，从而影响植物细胞正常的稳定状态，还会影响光合作用和呼吸作用；干旱胁迫不仅会导致植物生长的减缓，还会随干旱胁迫程度的加剧而发生改变，严重影响植物的生长发育。

菊叶薯蓣(Dioscorea composita Hemsl.)是薯蓣科薯蓣属的多年生缠绕性草本植物，原产墨西哥，是生产激素类药物原料薯蓣皂素的栽培品种。由于种植土壤需求和向边际土地推广等原因，干旱胁迫和盐胁迫成为了限制菊叶薯蓣大规模推广应用的两大因素。植物通过内源或外源信号构建复杂的调控网络来抵御外界胁迫。在植物胁迫抗性的复杂网络中，第一反应是转录组的变化。《菊叶薯蓣DcPMK基因克隆及互作蛋白筛选，王宏鹏，2022，南开大学生命科学学院》研究显示，菊叶薯蓣DcPMK基因通过蛋白质-蛋白质相互作用的方式广泛参与胁迫响应等代谢途径；发明专利《抗逆相关蛋白IbMYB48及其编码基因与应用》公开了蛋白IbMYB48及其编码基因可以调控薯蓣科植物抗逆性。从植物响应非生物胁迫的研究中，我们能更进一步的了解有关非生物胁迫对植物的影响及植物自身内在的防御机制，从而利用基因工程手段可以改造出耐盐抗旱的农作物新品种，为培育具有优良遗传性状的作物品种提供理论基础。

因此，在应对菊叶薯蓣干旱胁迫和盐胁迫的问题上，从分子层面探究相关基因，不仅有助于研究其耐盐和耐旱的分子机制，还可有助于培育菊叶薯蓣新品种，具有重要的价值和意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述的缺陷和不足，提供一种菊叶薯蓣基因DcW5及其在耐干旱胁迫和耐盐胁迫中的应用。

本发明的第一个目的是提供一种菊叶薯蓣DcW5基因。

本发明的第二个目的是提供DcW5基因的编码蛋白。

本发明的第三个目的是提供一种重组表达载体。

本发明的第四个目的是提供一种培育抗逆境胁迫的转基因植物的方法。

本发明的第五个目的是提供一种提高植物抗逆境胁迫的产品。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

本发明在菊叶薯蓣的基因组中克隆得到一个长为750bp的DcW5基因，该基因编码249个氨基酸，分子量为27.56kDa，等电点为8.84，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。同时研究显示DcW5在菊叶薯蓣的根中表达量最高，在叶中表达量较低，DcW5蛋白定位于细胞核中。通过DcW5在不同非生物胁迫下的转录表达分析显示，在盐胁迫和干旱胁迫下，菊叶薯蓣的DcW5表达显著提高；通过拟南芥转基因表达体系的构建，得到DcW5转基因纯合品系，DcW5的超表达显著提高了拟南芥对盐和干旱胁迫的耐受性。

因此，本发明提供所述DcW5基因或所述其编码蛋白在提高植物对逆境胁迫抗性、在培育抗逆境胁迫的转基因植株中的应用。