Dof转录因子在提高小麦耐旱性中的应用

本发明涉及植物耐旱品种培育，具体涉及dof转录因子在提高小麦耐旱性中的应用。

背景技术：

1、小麦作为人类三大粮食作物之一，随着人口的快速增长、耕地资源的逐渐减少和自然灾害的频发，世界粮食安全问题日益突出，而提高单位面积的小麦产量是解决这一问题的根本途径之一。小麦产量除了受遗传因素影响外，其还受到生物胁迫和非生物胁迫等外界环境因素的影响，包括小麦锈病、白粉病、赤霉病、冠腐病和干旱、高温、土壤盐碱化等。由于小麦主要生长在干旱和半干旱地区，因此干旱是限制其生产的主要因素——世界上40％多的麦田受到干旱胁迫的影响，其中约有40％的小麦年产量的变化可归因于高温和干旱胁迫。因此，挖掘提高小麦耐旱性的基因，探明小麦对干旱胁迫反应的分子和遗传机制，将为培育耐旱小麦品种提供理论依据，有助于解决因环境气候变化而引起的粮食安全问题。

2、利用基因工程技术提高小麦耐旱性是优于传统育种的有效途径。耐旱基因主要包括调节基因(蛋白激酶、蛋白酶、转录因子基因)和功能基因。目前已证实的可提高小麦耐旱性的基因主要为转录因子基因cbf/dreb1、myb、nac、hd-zip和wrky等，以及功能基因lea蛋白基因、甜菜碱合成酶基因和海藻糖合成酶基因等(抗旱基因在小麦抗旱基因工程中的应用进展，作物杂志，2020(3)：7-15)。专利cn104762305a在小麦1a染色体上定位到一个小麦耐旱基因taureg，但其仅验证了干旱胁迫下taureg在小麦叶片和根中的表达量变化，并未获得转基因小麦植株对其耐旱性能进行验证。专利cn114574509a从小麦冀麦418中克隆得到一个提高小麦耐旱性的基因tapp2c59.2，但tapp2c59.2转基因株系在干旱处理20天后复水的存活率最高在80％左右，其耐旱能力还有待进一步提高。因此，不同类型耐旱基因的功能强弱程度不同，发挥作用的途径也可能不同。

3、小麦作为遗传背景比较复杂的六倍体作物，其转化效率低，因而小麦中关于耐旱基因的报道仍相对较少，因此，需要通过正向遗传学或者反向遗传学等技术手段挖掘更多的小麦耐旱基因。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供dof转录因子在提高小麦耐旱性中的应用。本发明研究发现，dof转录因子的编码基因tadof15-5d过量表达能够提高小麦对干旱胁迫的抗性，可以作为新的小麦耐旱基因。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供tadof15-5d基因在提高小麦耐旱性中的应用；

4、所述tadof15-5d基因为如下i)或ii)或iii)所示的dna分子：

5、i)核苷酸序列是seq id no.1所示的dna分子；

6、ii)除i)以外的编码seq id no.2所示氨基酸序列的dna分子；

7、iii)与i)或ii)限定的dna片段具有75％或75％以上同一性，且编码的蛋白在功能上与seq id no.2所示的蛋白等价的dna片段。

8、这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。同源性可以用计算机软件进行评价，例如可采用blast算法测定(altschul et al.1990.journal of molecularbiology 215:403-410；karlin and altschul.1993.proceedings of the nationalacademy of sciences 90:5873-5877)。

9、上述核酸分子中，所述80％或80％以上同源性可以为至少80％、85％、90％、95％、96％、98％或99％的同源性。

10、本发明的第二方面，提供tadof15-5d基因编码的蛋白在提高小麦耐旱性中的应用。

11、上述应用中，所述tadof15-5d基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

12、本发明的第三方面，提供上述tadof15-5d基因在培育耐旱小麦品种中的应用。

13、本发明的第四方面，提供含有tadof15-5d基因的重组表达载体、转基因细胞系或基因工程菌在如下(1)或(2)中的应用：

14、(1)提高小麦的耐旱性；

15、(2)培育耐旱小麦品种。

16、本发明的第五方面，提供一种提高小麦耐旱性的方法，包括以下步骤：

17、将tadof15-5d基因外源转入小麦出发植株中，使tadof15-5d基因过表达，获得小麦转基因植株，所述小麦转基因植株的耐旱能力高于小麦出发植株；

18、或者，上调小麦基因组中tadof15-5d基因的表达，筛选耐旱能力提高的小麦植株。

19、上述方法中，将tadof15-5d基因外源转入小麦中的方法包括：聚乙二醇法、农杆菌介导法或基因枪轰击法。

20、上述方法中，上调小麦基因组中tadof15-5d基因表达的方法包括：导入能够激活或提高小麦tadof15-5d基因的转录水平或翻译水平或蛋白活性的dna片段；或者控制特异小rna分子的合成，上调小麦tadof15-5d基因mrna的积累。

21、本发明的第六方面，提供一种培育小麦耐旱品种的方法，包括以下步骤：

22、将tadof15-5d基因外源转入小麦出发植株中，使tadof15-5d基因过表达，获得耐旱能力提高的小麦转基因植株；

23、以小麦转基因植株作为亲本进行自交，或者与其他耐旱小麦植株进行杂交，获得耐旱性状稳定遗传的小麦品种。

24、本发明的有益效果：

25、本发明从小麦中克隆得到了一个小麦tadof15-5d基因，经过对该基因的研究首次发现，该基因过量表达可以提高小麦的耐旱性。因此，过量表达该基因并应用于干旱敏感性的骨干种质，对于提高小麦的耐旱性，进而对提高小麦的产量和品质具有重要的经济价值和社会效益。

技术特征：

1.tadof15-5d基因在提高小麦耐旱性中的应用，其特征在于，所述tadof15-5d基因为如下i)或ii)或iii)所示的dna分子：

2.tadof15-5d基因编码的蛋白在提高小麦耐旱性中的应用。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述tadof15-5d基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

4.tadof15-5d基因在培育高耐旱性的小麦品种中的应用。

5.含有tadof15-5d基因的重组表达载体、转基因细胞系或基因工程菌在如下(1)或(2)中的应用：

6.一种提高小麦耐旱性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将tadof15-5d基因外源转入小麦中的方法包括：聚乙二醇法、农杆菌介导法或基因枪轰击法。

8.一种培育小麦耐旱品种的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一个小麦Dof基因在提高小麦耐旱性中的应用，属于植物耐旱品种培育技术领域。本发明首次从小麦中克隆得到了一个小麦Dof基因，经过对该基因的研究发现，该基因过量表达可以提高小麦的耐旱性。因此，过量表达该基因并应用于干旱敏感性的骨干种质，对于提高小麦的耐旱性，进而对提高小麦的产量和品质具有重要的经济价值和社会效益。技术研发人员：高新起,张宪省,别晓敏,初潇丽,郑乐成,阴天赐受保护的技术使用者：山东农业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29