小麦抗旱基因TaPP2C6及其应用

本发明属于生物，具体涉及小麦抗旱基因tapp2c6及其应用。

背景技术：

1、干旱会导致作物产量及品质降低。干旱基因的来源及应用性决定了其价值。高通量表型平台、大规模自然群体及全基因组关联分析的结合能够有效挖掘到具有重要应用价值的宝贵新基因。

2、蛋白磷酸酶是蛋白质可逆磷酸化过程中2个关键酶之一，蛋白磷酸酶2c(proteinphosphatase 2c，pp2c)是蛋白磷酸酶的重要成员。pp2c是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，可以调控真核生物细胞生命活动。pp2c成员主要参与激素信号转导途径，尤其可作为脱落酸信号途径的关键调节因子，能响应各种生物或非生物胁迫，在器官发育和种子萌发等方面也具有重要的促进作用。在高等植物中，pp2c是脱落酸(aba)信号转导途径调控植物生长发育的一个关键因子。早前研究表明，pp2c被确定为aba信号转导通路的主要成分，在拟南芥中，aba能够诱导pp2c基因的表达，pp2c发挥着负调控aba信号的作用，pp2c活性降低会增强植物对aba的响应能力。

3、现有技术中，相对传统的反向技术(组学及同源克隆等)获得的干旱相关基因来源相对单一，获得的基因效应相对较弱；其次，反向技术获得干旱相关基因在育种利用上较为困难，主要涉及基因的一因多效，往往会带来其他不利的遗传效应，由于干旱相关基因的遗传效应决定其在育种的利用价值，这使得遗传改良变得极为困难。

技术实现思路

1、本发明针对干旱性状，基于自然群体结合全基因关联分析干旱相关基因，获得植物干旱相关基因tapp2c6，这对实践育种更加方便，不会带来过多的不利遗传效应。

2、本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了小麦tapp2c6基因在提高小麦抗旱性中的应用，具体的，通过敲除小麦中的tapp2c6基因来提高小麦抗旱性和干旱后的保产能力。所述小麦tapp2c6基因的序列如seq id no:1所示。

4、本发明鉴定小麦tapp2c6基因功能的内容如下：

5、(1)tapp2c6基因克隆

6、提取小麦材料fielder幼苗阶段的叶片材料的rna，将rna反转录为cdna，以cdna为模板，采用pp2c6-orf-1f和pp2c6-orf-1r引物对进行pcr扩增，将扩增得到的tapp2c6基因片段进行回收后连接ta克隆载体，转化dh5a大肠杆菌感受态，再用pp2c6-orf-1f和pp2c6-orf-1r引物对进行菌落pcr检测，测序，获得tapp2c6基因的序列如seq id no:1所示。pp2c6-orf-1f和pp2c6-orf-1r引物序列如下：

7、pp2c6-orf-1f：catccgcccgtccgttc；

8、pp2c6-orf-1r：ttttcccagcccgaataaatgt。

9、(2)tapp2c6敲除小麦植株的获得

10、采用crispr/cas9技术编辑小麦tapp2c6基因。tapp2c6基因的靶序列为cagggtgatcaactggaac，ggg为pam序列。用于合成grna的上游引物为：aataatggtctcaagcgcagggtgatcaactggaac，下游引物为：gcagggtgatcaactggaacgttttagagctagaaatagc。

11、将tapp2c6特异靶向基因片段融合至crispr载体pbue411，测序正确的质粒转化至农杆菌eha105中。然后以小麦品种fielder为受体材料，采用农杆菌侵染愈伤组织的方法获得tapp2c6功能缺失突变体转基因植株。

12、(3)敲除tapp2c6转基因植株耐旱性评估

13、对敲除tapp2c6转基因植株和野生型对照在小麦拔节阶段进行轻度干旱、重度干旱、复水处理，观察其表型，测定其co2同化、蒸腾速率和水分利用效率(wue)，以评估其耐旱性。结果表明敲除tapp2c6转基因植株增强小麦抗旱性的功能。

14、对干旱处理后的敲除tapp2c6转基因植株的生理和光合指标、以及产量进行测定，结果显示，tapp2c6敲除转基因植株具有较低mda、h2o2含量及较高的cat含量，较浅的dab染色情况；且具有明显较高的净光合速率、较低的蒸腾速率及较高的水分利用效率，另外敲除tapp2c6转基因植株的具有较高的粒长、粒宽、单株产量及千粒重。

15、本发明的有益效果为：

16、本发明针对干旱这一重要目标，挖掘到干旱相关基因tapp2c6，这使得干旱基因的基因效应及育种价值得以充分结合。

技术特征：

1.小麦tapp2c6基因在提高小麦抗旱性中的应用，其特征在于，通过敲除小麦中的tapp2c6基因来提高小麦抗旱性，所述小麦tapp2c6基因的序列如seq id no:1所示。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，采用crispr / cas9技术敲除小麦tapp2c6基因。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，tapp2c6基因的靶序列为cagggtgatcaactggaac，ggg为pam序列。

4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，用于合成grna的上游引物为：aataatggtctcaagcgcagggtgatcaactggaac，下游引物为：gcagggtgatcaactggaacgttttagagctagaaatagc。

5.小麦tapp2c6基因在提高干旱条件下小麦粒长、粒宽、单株产量和千粒重中的应用，其特征在于，通过敲除小麦中的tapp2c6基因来提高干旱条件下小麦粒长、粒宽、单株产量和千粒重，所述小麦tapp2c6基因的序列如seq id no:1所示。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，采用crispr / cas9技术敲除小麦tapp2c6基因。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，tapp2c6基因的靶序列为cagggtgatcaactggaac，ggg为pam序列。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，用于合成grna的上游引物为：aataatggtctcaagcgcagggtgatcaactggaac，下游引物为：gcagggtgatcaactggaacgttttagagctagaaatagc。

技术总结
本发明属于生物技术领域，具体涉及小麦抗旱基因TaPP2C6及其应用。本发明提供了小麦TaPP2C6基因在提高小麦抗旱性中的应用，具体的，通过敲除小麦中的TaPP2C6基因来提高小麦抗旱性。所述小麦TaPP2C6基因的序列如SEQ ID NO:1所示。本发明针对干旱这一重要目标，挖掘到干旱相关基因TaPP2C6，这使得干旱基因的基因效应及育种价值得以充分结合。

技术研发人员：张震,宋纯鹏,周云,吕千,郭光辉,李浩,刘馨,曲云峰,朱晓静,阙贝贝,何甜甜,李萌萌,张昀,王宝麒,邓辉,刘倩,赵天钰,刘梦诗
受保护的技术使用者：河南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27