本發(fā)明屬于功能基因，具體涉及一種影響玉米抗旱性的基因和調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、干旱是一種隨機的自然現(xiàn)象，由持續(xù)的降雨短缺引起，往往對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著嚴重的破壞性影響，同時干旱也是現(xiàn)今最難量化的自然災(zāi)害之一。目前所形成的的共識，均認為干旱脅迫能阻礙作物生長發(fā)育，從而限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，是影響糧食和飼料供應(yīng)的主要非生物脅迫因素之一。玉米是世界三大糧食作物之一，對干旱環(huán)境敏感。干旱脅迫對玉米植株生長發(fā)育的各個階段產(chǎn)生嚴重影響，因此，玉米的耐旱育種至關(guān)重要。通過挖掘玉米耐旱相關(guān)基因，利用基因工程加速耐旱玉米的培育是當前玉米科學研究的重要方向之一。

2、有文獻記載的已鑒定出的玉米耐旱基因主要包括編碼轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶以及代謝相關(guān)蛋白等。植物在響應(yīng)外界脅迫并傳遞脅迫信號的級聯(lián)反應(yīng)中，大多數(shù)重要的下游靶基因都是由轉(zhuǎn)錄因子激活調(diào)控。據(jù)研究報道，在植物中被廣泛研究的nac、bzip、bhlh、wrky、myb等轉(zhuǎn)錄因子家族在玉米中均被發(fā)現(xiàn)存在成員能夠調(diào)控玉米的耐旱性。dirigent(dir)蛋白作為木脂素合成途徑中的關(guān)鍵代謝蛋白，dirs基因的功能在擬南芥、水稻、小麥、甘蔗、蕓薹屬等植物中均有所解析，都有著不同的成員被鑒定發(fā)現(xiàn)與植物耐旱性存在關(guān)聯(lián)，但在玉米中的相關(guān)研究尚無。當前對玉米dirs基因的研究尚淺，對玉米的抗旱機制的解析也尚不清楚。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種影響玉米抗旱性的基因和調(diào)控方法，所述基因定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，為玉米抗旱性的正向調(diào)控基因。

2、本發(fā)明提供了一種調(diào)控玉米抗旱性的基因，所述基因的核苷酸序列如seq?idno.1所示。

3、本發(fā)明還提供了擴增上述基因的引物對。

4、本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，包括核苷酸序列如seq?id?no.2所示的上游引物和seqid?no.3所示的下游引物。

5、本發(fā)明還提供了基于上述基因或上述基因的特異性片段開發(fā)的鑒定玉米抗旱性的分子標記序列。

6、本發(fā)明還提供了影響上述基因表達量的試劑在調(diào)控玉米抗旱性中的應(yīng)用。

7、本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，表達或過表達所述基因后，玉米抗旱性提高，敲低所述基因的表達量后，玉米抗旱性降低。

8、本發(fā)明還提供了一種調(diào)控玉米抗旱性的生物材料，包括調(diào)節(jié)上述基因表達量的試劑。

9、本發(fā)明還提供了上述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)明的一種優(yōu)選方式中，所述植物包括玉米。

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基因。

12、有益效果：本發(fā)明通過玉米轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中，篩選到一個能夠響應(yīng)干旱脅迫的dir基因zmdir11，所述基因zmdir11定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。本發(fā)明所述基因zmdir11所編碼的蛋白質(zhì)與小麥、水稻及擬南芥中的同源蛋白存在相似的保守區(qū)域。本發(fā)明實施例中還通過rt-qpcr分析了所述基因zmdir11在不同組織中的表達，顯示所述基因zmdir11在葉片中受干旱和peg誘導上調(diào)表達。同時，本發(fā)明還采用病毒誘導的方法沉默所述基因zmdir11，以及構(gòu)建了所述基因zmdir11的純合突變體，證實所述基因zmdir11的表達量降低后，都會降低玉米幼苗對干旱脅迫的耐受性，說明zmdir11正向調(diào)控玉米的耐旱性。

13、本發(fā)明所述基因zmdir11在維持玉米細胞滲透壓和抗氧化防御能力發(fā)揮重要作用，如增強抗氧化酶相關(guān)基因的表達，提高抗氧化酶的活性減少脅迫下mda和ros的積累；以及催化干旱脅迫下的木脂素的合成，從而提高玉米在干旱環(huán)境下的耐旱能力。本發(fā)明鑒定到的所述基因zmdir11豐富了玉米dir基因的功能，并為基于dirs基因提高玉米植株的耐旱性提供了可能的途徑。

技術(shù)特征：

1.一種調(diào)控玉米抗旱性的基因，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

2.擴增權(quán)利要求1所述基因的引物對。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述引物對，其特征在于，包括核苷酸序列如seq?id?no.2所示的上游引物和seq?id?no.3所示的下游引物。

4.基于權(quán)利要求1所述基因或權(quán)利要求1所述基因的特異性片段開發(fā)的鑒定玉米抗旱性的分子標記序列。

5.影響權(quán)利要求1所述基因表達量的試劑在調(diào)控玉米抗旱性中的應(yīng)用。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述應(yīng)用，其特征在于，表達或過表達所述基因后，玉米抗旱性提高，敲低所述基因的表達量后，玉米抗旱性降低。

7.一種調(diào)控玉米抗旱性的生物材料，其特征在于，包括調(diào)節(jié)權(quán)利要求1所述基因表達量的試劑。

8.權(quán)利要求1所述基因或權(quán)利要求7所述生物材料在創(chuàng)制植物種質(zhì)中的應(yīng)用。

9.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。

10.一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所述基因。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種影響玉米抗旱性的基因和調(diào)控方法，屬于功能基因技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種響應(yīng)干旱脅迫的基因ZmDIR11，所述基因ZmDIR11定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，具有SEQ?ID?No.1所示的核苷酸序列。本發(fā)明所述基因ZmDIR11在玉米多組織中表達，且受干旱和PEG誘導后上調(diào)表達；沉默或突變所述基因ZmDIR11后，玉米幼苗對干旱脅迫的耐受性降低，說明ZmDIR11正向調(diào)控玉米的耐旱性。本發(fā)明所述基因在維持玉米細胞滲透壓和抗氧化防御能力還能發(fā)揮重要作用，以及催化干旱脅迫下的木脂素的合成，從而提高玉米在干旱環(huán)境下的耐旱能力。

技術(shù)研發(fā)人員：秦濤,鄭洪建,關(guān)媛,王慧,衛(wèi)季輝,趙志雄,孫萍東,胡穎雄
受保護的技術(shù)使用者：上海市農(nóng)業(yè)科學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15