本發(fā)明屬于基因工程，具體涉及一種與植物非生物脅迫相關(guān)的抗性基因zmdir5及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、玉米(zea?mays?l.)是一種全球范圍內(nèi)廣泛種植的谷物作物，是全球最重要的糧食作物之一，不僅為人類提供了大量的能量和營養(yǎng)，還作為飼料和工業(yè)原料在畜牧業(yè)和生物能源產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。植物作為固著生物，其無法進行主動移動的特性決定了它們必須通過一系列復(fù)雜的生理和遺傳機制來適應(yīng)環(huán)境的不斷變化，如玉米在生長發(fā)育過程中所遭遇的干旱、鹽脅迫以及澇漬脅迫等，這些脅迫會對玉米的生理生化過程產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致生長受阻，產(chǎn)量下降，甚至死亡。因此加速深入研究玉米的逆境適應(yīng)機制，挖掘和利用抗逆基因資源，對于提高玉米的產(chǎn)量和穩(wěn)定性具有重要意義。

2、在玉米耐逆基因的挖掘方面，科學(xué)家們已經(jīng)做出了顯著的貢獻。他們通過系統(tǒng)的研究，成功鑒定出了一系列不同類別的耐逆基因，包括編碼蛋白激酶、轉(zhuǎn)錄因子以及代謝蛋白等基因。在應(yīng)對干旱、高鹽、極端溫度等非生物脅迫時，蛋白激酶通過磷酸化下游靶標(biāo)基因的表達來調(diào)節(jié)植物的抗逆性，如已證實的過表達zmmapk1基因能夠增強擬南芥對干旱和熱脅迫的耐受性、過表達zmcpk4基因可以增強擬南芥在干旱脅迫中的耐受性、以及敲除zmmik2基因能夠增強玉米的耐旱性和耐鹽性等。

3、植物對環(huán)境脅迫的響應(yīng)是由大量基因通過復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)決定的，過表達能夠調(diào)控下游一系列脅迫響應(yīng)基因表達的基因?qū)ε嘤嗫鼓孀魑锞哂兄匾饬x。轉(zhuǎn)錄因子就發(fā)揮著這樣的作用，它通過與啟動子內(nèi)的順式作用元件相互作用，進而調(diào)控其靶基因的表達，在植物逆境響應(yīng)中發(fā)揮重要作用。目前也已經(jīng)鑒定出一些可影響作物抗逆性的轉(zhuǎn)錄因子，如zmptf1、zmmyb3r和zmsnac13等。因此，挖掘更多的影響植物抗逆性的基因或轉(zhuǎn)錄因子至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種與植物非生物脅迫相關(guān)的抗性基因zmdir5及應(yīng)用，所述抗性基因zmdir5可正向調(diào)控植物應(yīng)對非生物脅迫的能力。

2、本發(fā)明提供了一種與植物非生物脅迫相關(guān)的抗性基因，所述抗性基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

3、本發(fā)明還提供了上述抗性基因在調(diào)控植物非生物脅迫抗性中的應(yīng)用。

4、本發(fā)明一種優(yōu)選方式中，所述植物非生物脅迫抗性包括以下至少一種：耐澇性、耐鹽性和耐旱性。

5、本發(fā)明一種優(yōu)選方式中，敲低或抑制所述抗性基因的表達，植物非生物脅迫抗性能力降低；

6、對所述抗性基因進行突變后，植物非生物脅迫抗性能力降低。

7、本發(fā)明還提供了一種對植物非生物脅迫抗性具有調(diào)控作用的生物材料，所述生物材料調(diào)控上述抗性基因的表達。

8、本發(fā)明一種優(yōu)選方式中，所述調(diào)控包括表達、過表達、敲低、抑制或突變。

9、本發(fā)明還提供了上述抗性基因或上述生物材料在創(chuàng)制植物種質(zhì)中的應(yīng)用。

10、本發(fā)明一種優(yōu)選方式中，所述植物種質(zhì)包括玉米種質(zhì)。

11、本發(fā)明還提供了一種提高作物抗逆性的方法，包括在作物基因組中表達或過表達上述抗性基因。

12、本發(fā)明還提供了一種低抗逆性作物對照模型的構(gòu)建方法，包括敲低或抑制作物基因組中上述抗性基因的表達量；

13、或?qū)ψ魑锘蚪M中上述抗性基因進行突變。

14、有益效果：本發(fā)明從玉米中鑒定到一個dir基因zmdir5，所述基因zmdir5定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，且所述基因zmdir5在水淹、鹽以及干旱脅迫處理下均會顯著上調(diào)表達。

15、本發(fā)明實施例中還構(gòu)建了純合的zmdir5-ems突變株系，并設(shè)計了脅迫實驗，發(fā)現(xiàn)突變體在澇漬脅迫、鹽脅迫以及干旱脅迫中的生長情況均明顯弱于野生型(wt)，正常表達基因zmdir5的wt在脅迫處理下表現(xiàn)出更強的離子平衡以及滲透調(diào)節(jié)能力。

16、zmdir5的突變還能夠影響植株整體的抗氧化防御能力以及激素信號通路，同時在三種脅迫處理下，zmdir5的突變也會降低相關(guān)逆境基因的表達、抑制苯丙素生物合成通路以及木脂素的合成。表明zmdir5參與了玉米對澇漬脅迫、鹽脅迫以及干旱脅迫的防御反應(yīng)，且zmdir5是玉米耐澇、耐鹽和耐旱的正調(diào)節(jié)因子，可作為玉米抗逆性改良以及耐逆育種的重要候選基因。

技術(shù)特征：

1.一種與植物非生物脅迫相關(guān)的抗性基因，其特征在于，所述抗性基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

2.權(quán)利要求1所述抗性基因在調(diào)控植物非生物脅迫抗性中的應(yīng)用。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述應(yīng)用，其特征在于，所述植物非生物脅迫抗性包括以下至少一種：耐澇性、耐鹽性和耐旱性。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述應(yīng)用，其特征在于，敲低或抑制所述抗性基因的表達，植物非生物脅迫抗性能力降低；

5.一種對植物非生物脅迫抗性具有調(diào)控作用的生物材料，其特征在于，所述生物材料調(diào)控權(quán)利要求1所述抗性基因的表達。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述生物材料，其特征在于，所述調(diào)控包括表達、過表達、敲低、抑制或突變。

7.權(quán)利要求1所述抗性基因或權(quán)利要求5或6所述生物材料在創(chuàng)制植物種質(zhì)中的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述應(yīng)用，其特征在于，所述植物包括玉米。

9.一種提高作物抗逆性的方法，其特征在于，包括在作物基因組中表達或過表達權(quán)利要求1所述抗性基因。

10.一種低抗逆性作物對照模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括敲低或抑制作物基因組中權(quán)利要求1所述抗性基因的表達量；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種與植物非生物脅迫相關(guān)的抗性基因ZmDIR5及應(yīng)用，屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種與植物非生物脅迫相關(guān)的抗性基因ZmDIR5，所述基因ZmDIR5的核苷酸序列如SEQ?ID?No.1所示。本發(fā)明所述基因ZmDIR5在水淹、鹽以及干旱脅迫處理下均會顯著上調(diào)表達，并且所述基因ZmDIR5經(jīng)突變后，突變體在澇漬脅迫、鹽脅迫以及干旱脅迫中的生長情況均明顯弱于野生型(WT)，還能影響植株整體的抗氧化防御能力以及激素信號通路。表明所述基因ZmDIR5是玉米耐澇、耐鹽和耐旱的正調(diào)節(jié)因子，可作為玉米抗逆性改良以及耐逆育種的重要候選基因。

技術(shù)研發(fā)人員：秦濤,王慧,鄭洪建,關(guān)媛,顧煒,于典司,瞿靜濤,趙志雄
受保護的技術(shù)使用者：上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15