紫花苜蓿MsASG166基因及在提高植物耐旱中的用途

本发明属于生物，具体涉及紫花苜蓿msasg166基因在提高植物耐旱中的用途。

背景技术：

1、干旱是农业系统中作物生长和产量的主要限制因素，随着人口的快速增长和对水需求的急剧增加，农业面临着粮食和饲料增产的双重挑战。为了抵御自然界的干旱胁迫，植物在长期的进化过程中也逐渐进化出多种应对策略。近年来，学者对植物干旱适应性的生理、生化和遗传基础进行了深入研究，发现植物可通过气孔关闭和卷叶来限制水分蒸腾流失，从而在生理水平上快速响应干旱，最终通过基因表达和新陈代谢的重编程过程对干旱的生理和发育过程进行调控。

2、紫花苜蓿(medicago sativa)作为世界上最重要的豆科牧草，具有产量高、营养丰富、适应性强以及保持水土的特点，在草牧业生态系统中发挥着重要作用。紫花苜蓿经常暴露在不利的生长条件下，如阿根廷和中国北部的干旱，俄罗斯和加拿大的低温，美国加利福尼亚州和澳大利亚的盐碱地，严重影响了紫花苜蓿的产量和品质。在紫花苜蓿长期驯化过程中，对高产相关性状的重视也间接导致紫花苜蓿对恶劣环境的耐受度降低。因此，创制和选育高耐受性紫花苜蓿种质显得愈发重要。紫花苜蓿作为高耗水作物，水分是影响其分布和生长发育的重要因素，通过培育和种植高抗旱紫花苜蓿品种是增加和稳定其产量的有效途径。由于紫花苜蓿具有多倍体遗传、近交衰退、异花授粉、自交不亲和等复杂特性，一定程度阻碍了从遗传学和基因组角度阐明其响应干旱胁迫基因功能和分子调控机制的解析。随着2020年紫花苜蓿栽培种“中苜1号”基因组的公布，为从基因组水平解析紫花苜蓿响应干旱胁迫的分子机制奠定了基础。

3、谱系特有基因是一类仅在某一物种谱系中特异存在，在其他物种谱系中无同源基因的特殊基因。由于谱系特有基因的物种特异性，其生物学功能与物种特异的逆境胁迫响应过程及发育机制紧密关联，对阐明物种进化历程以及解析物种特异分子调控机制都具有重要意义。谱系特有基因具有长度短、内含子和外显子个数少以及组织表达水平低等特征；但在受到外界环境刺激时更能优先表达。随着四倍体和二倍体紫花苜蓿基因组的先后破译，在全基因组水平对紫花苜蓿特有基因进行鉴定及功能研究正当其时。因此，挖掘紫花苜蓿响应干旱的谱系特有基因，解析其分子调控机制，可为丰富紫花苜蓿抗旱理论以及通过基因工程技术创制高抗旱紫花苜蓿种质提供新思路和新基因资源。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供紫花苜蓿msasg166基因，该基因属于谱系特有基因。

2、本发明的目的之二在于提供上述紫花苜蓿msasg166基因的用途，通过对msasg166响应干旱胁迫的生理和分子功能进行解析，提供的msasg166基因及重组msasg166基因的蛋白定位在细胞膜和细胞质上，在甘露醇、盐和aba的诱导下表达且可以提高植物耐旱性。

3、为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

4、紫花苜蓿msasg166基因，其核苷酸序列如seq id no.1所示。

5、扩增所述msasg166基因的正向引物序列如seq id no.3所示，反向引物序列如seqid no.4所示。

6、上述紫花苜蓿msasg166基因编码的蛋白选自，

7、(1)其氨基酸序列如seq id no.2所示；

8、(2)将seq id no：2氨基酸序列经过一个或多个(如1-30个；较佳地1-20个；更佳地1-10个；如5个，3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(1)蛋白功能的由(1)衍生的蛋白；或

9、(3)与(1)限定的蛋白序列有80％(较佳地90％以上，如95％，98％，99％或更高)以上同源性且具有(1)蛋白功能的由(1)衍生的蛋白。

10、其中，序列中seq id no.1的cds序列长度为210bp，共编码69个氨基酸，其氨基酸序列如seq id no.2所示。

11、含有上述基因的表达盒、转基因细胞系、重组菌、重组病毒、重组载体、表达载体以及含有该表达载体的宿主细胞及其构建方法也落入本发明的保护范围之内。

12、本发明最主要的目的是在分子水平上对紫花苜蓿msasg166基因进行克隆和鉴定，从而解析响应干旱胁迫的生理和分子功能。

13、本发明还公开了上述紫花苜蓿msasg166基因的用途。

14、提供的msasg166基因及重组msasg166基因的蛋白定位在细胞膜和细胞质上，在甘露醇、盐和aba的诱导下表达且可以提高植物抗旱性。

15、本发明还公开了一种培育转基因植物的方法，将msasg166基因导入目的植物，得到转基因植物，所述转基因植物的耐旱性强于目的植物。

16、具体地，msasg166基因具体可通过所述重组表达载体导入所述目的植物。所述方法中，所述重组表达载体可通过使用ti质粒、ri质粒、植物病毒载体、直接dna转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。

17、具体地，为了提高植物的优良性状，本发明还保护一种新的植物育种方法，包括如下步骤(1)和/或(2)：

18、(1)通过增加目的植物中msasg166蛋白的活性，获得耐旱性强于目的植物的植株；(2)通过促进目的植物中msasg166基因的表达，获得耐旱性强于目的植物的植株；

19、“促进目的植物中msasg166基因的表达″的实现方式可为如下(1)或(2)或(3)：

20、(1)将msasg166基因导入目的植物；

21、(2)引入强启动子和/或增强子；

22、(3)本领域内的其它常见方法。

23、本发明中，对于适用于本发明的植物没有特别的限制，只要其适合进行基因的转化操作，如各种农作物、花卉植物、或林业植物等。所述的植物比如可以是(不限于)：双子叶植物、单子叶植物或裸子植物。

24、作为一种优选方式，所述的“植物”包括但不限于：紫花苜蓿、拟南芥，凡是具有该基因或者与之同源的基因均适用。尤其适用于需要提高耐旱性的植物，在实际的应用过程中，对于需要提高耐旱性的植物，均可以通过转基因的方式培育转入该基因的株系。

25、本发明中所说的“植物”包括整株植物，其亲本和子代植株以及植物的不同部位，包括种子、果实、芽、茎、叶、根(包括块茎)、花、组织和器官，在这些不同的部分均有我们目的基因或者核酸。这里所提及的“植物”也包括植物细胞、悬浮培养物、愈伤组织、胚、分生组织区、配子体、孢子体、花粉和小孢子，同样，其中每种前述对象包含目的基因/核酸。

26、本发明包括任何植物细胞，或任何由其中的方法获得或可获得的植物，以及所有的植物部分及其繁殖体。本专利也包含由任何前述方法所获得的转染细胞、组织、器官或完整植物。唯一的要求是子代表现出相同的的基因型或表型特征，使用本专利中的方法获得的子代特性相同。

27、本发明还扩展到如上所述的植物的可收获的部分，但不限于种子、叶、果实、花、茎、根、根茎、块茎和球茎。同时进一步涉及植株收获后的其他衍生物，如干燥颗粒或粉末、油、脂肪和脂肪酸、淀粉或蛋白质。本发明还涉及由相关植物获得的食品或食品添加剂。

28、本发明具有如下优点：

29、本发明首次对紫花苜蓿特有基因进行了鉴定，并对msasg166响应干旱胁迫的生理和分子功能进行了解析，提供的msasg166基因及其蛋白定位在细胞膜和细胞质上，在甘露醇、盐和aba的诱导下表达且可以提高植物抗旱性；本发明抗逆性相关蛋白的dna序列及所编码的蛋白相对于原始蛋白及其编码基因序列在抗逆性(尤其是抗旱性能)上增强，为人工控制抗逆相关基因的表达提供了理论基础，利于培育抗逆性更强的植物品种或者改造其它植物的抗逆性。