本发明属于生物，涉及植物转基因生物技术育种，尤其涉及一种有效提高拟南芥/水稻在节水或干旱条件下产量的蛋白及其编码基因的应用。
背景技术：
1、随着全球气候变暖，干旱等逆境在逐年严重。据联合国防治荒漠化公约（unccd）的101个缔约国2023年报告的数据显示，目前有18.4亿人口在遭受干旱威胁，且干旱的发生面积和严重程度与全球气候变暖呈正相关。2022年欧洲受干旱影响的范围几乎是2000年受影响面积的4倍，达63万平方公里。在我国，干旱/半干旱地区占国土面积的42%，且随着全球气候变暖，干旱发生频率和严重程度也逐年增加。
2、干旱导致作物产量下降，严重威胁粮食安全，但目前对于可避免干旱条件下作物减产的关键基因的研究仍然缺乏。干旱诱发植物种子的灌浆受到抑制，产生小种子，同时干旱条件下植物的分蘖数和种子数量也显著下降，导致植物产量在干旱条件下大幅度下降，甚至绝产。尽管这种减产与干旱条件下光合作用削弱相关，但植物内在适应性调控机制对干旱等逆境环境下的产量降低同样发挥关键的作用。近年来高温、盐碱等条件下的避免作物减产的关键基因挖掘获得了社会广泛关注，如tt3和at1基因可有效避免作物在高温和盐碱条件下减产，暗示逆境环境下的产量受植物内在调控通路的影响。同样，干旱条件下种子小的现象也被认为是植物面对干旱的一种逃避适应反应，由于小种子有利于缩短种子发育周期，从而利用种子这种抗逆能力极强的形式逃避干旱等逆境环境。然而，植物响应干旱调控产量性状的分子机理目前尚不清楚，避免作物在干旱条件下减产的有效基因仍然缺乏挖掘。
3、分子设计精准育种是近年来的育种新方向，尤其是基因编辑育种，成为了市场接受度更广的精准育种方法。相对于转基因育种，基因编辑育种可不残留转基因成分而定向改造基因，因此成为了近年来的分子育种新热点。基因编辑育种一般需要明确靶向基因重要调控功能，且该基因可通过基因编辑方式改变基因功能，因此可用于基因编辑改造的对干旱下高产、稳产有利的功能基因的研究仍比较稀缺。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供的是一种有效提高拟南芥/水稻在节水或干旱条件下产量的蛋白及其编码基因的应用，为基因编辑等方式改良作物节水性提供了靶基因和可行性方案。
2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
3、一种有效提高拟南芥/水稻在节水或干旱条件下产量的蛋白，所述蛋白是用于避免拟南芥/水稻在干旱条件下生长抑制、种子变小、分蘖减少、产量降低的拟南芥/水稻保守同源蛋白ubp15；
4、拟南芥/水稻保守同源蛋白ubp15包括拟南芥ubp15（at1g17110）、水稻ubp15（os02g0244300/loc_os02g14730）；
5、其中，拟南芥ubp15的氨基酸序列如seq id no：1所示；
6、水稻ubp15的氨基酸序列如seq id no：2所示；
7、被子植物保守同源蛋白ubp15同时包括usp结构域（prosite 编号为：ps00972/ps50235或prorule编号为：pru01035）和cdu15结构域，包括但不限于拟南芥ubp15（at1g17110）、水稻ubp15（loc_os02g14730）、其它物种同源蛋白或其它人造基因编码的蛋白；
8、同时编码含有特征氨基酸结构域usp和cdu15的基因，包括但不限于拟南芥 ubp15（at1g17110）基因、水稻 ubp15（loc_os02g14730）基因、其它物种同源基因或其它人造基因；
9、其中，拟南芥 ubp15的基因序列如seq id no：3所示；
10、水稻 ubp15的基因序列如seq id no：4所示；
11、拟南芥 ubp15的基因cds序列如seq id no：5所示；
12、水稻 ubp15的基因cds序列如seq id no：6所示；
13、>usp 结构域为：
14、gl(i)v(x)ncgnscyanav(a)lqs(o)lt(m)c(x)tkplv(x)a(i/v)y(f/h)llr(x)rs(l)hsr(k)s(x)c(s/y)s(c/y)g(x)k(r)d(n)wclm(v)celeq(k/r)h(y)v(a)m(s)m(t)lr(k)es(x)gg(x)pl(v)sa(p)s(n)r(k)i(f)ls(l)h(q/r)m(i/l)r(q)s(n/g)in(g)c(s/g)q(rh)i(l/m)gd(x)gsqedaheflrl(h)l(i)v(i)a(m)smqs(g/a)i(x)cle(d)r(g/a)l(q)gget(x)kv(i)d(e/n)p(x)r(s/i)l(q)qe(d/q)ttl(f)v(i)qh(q)m(t/i)fggr(q)lr(kq)skvkcl(q)r(n)cd(x)h(l/v)ese(a)r(c)y(h/s)en(s)imdlt(s)leiy(x)gw(r)ve(q)slq(e)daltqftr(x)ped(e)ldge(d)nmyr(k)cs(g)r(s)ca(x)g(x)yvr(k/e)ar(q)ke(q)ls(c)i(v)h(q)ea(v)pnilti(v)vlkrfq(k)e(x)gr(x)ygkinkci(v)s(t/a)fpe(d)mldmi(v)p(y)fm(v)tr(g)t(a/s)g(d/a)dv(x)pplym(f)lyavi(v)vhl(v)dt(e)lnasfsghyi(v)s(a/t)yv(i)kdl(m)r(q/h)gn(t)wy(x)ri(v)dds(t)e(k)i(v)h(q/k)p(x)vp(x)m(x)t(x)q(r)vms(t)egaym(i)lfym(x)rs；
15、注：小括号中的氨基酸为小括号前的可能替代氨基酸残基，“x”表示有三个及以上的替代氨基酸残基；
16、>cdu15结构域为：
17、se(d)ws(h)lftssde(d)s(a)sft(s)test(.)rdsfsv(t)v(i/a)dy；
18、注：小括号中的氨基酸为小括号前的可能替代氨基酸残基，“（.）”表示该括号前位点“t”有可能缺失；
19、cdu15结构域命名全称为“conserved- domain of ubp15”，中文名为“ubp15 保守结构域”；
20、cdu15结构域为ubp15蛋白或ubp15基因编码产物的特征序列，可用于表征不同物种ubp15同源蛋白。
21、进一步的，所述干旱条件包括以下任一情况：
22、拟南芥/水稻营养生长晚期或生殖生长早期断水处理下，直至拟南芥/水稻完全干死；
23、或，拟南芥/水稻营养生长晚期或生殖生长早期断水处理下，拟南芥/水稻萎蔫为标志；
24、或，拟南芥/水稻营养生长晚期或生殖生长早期节水处理下，以田间土壤龟裂等水分显著下降表型为标志。
25、一种编码上述有效提高拟南芥/水稻在节水或干旱条件下产量的蛋白的基因的功能，所述编码上述有效提高拟南芥/水稻在节水或干旱条件下产量的蛋白的基因为 ubp15基因；
26、所述功能是 ubp15基因在植物响应干旱调控生长、种子大小、分蘖/分枝数量和产量的功能。
27、进一步的，所述功能是通过对 ubp15基因突变/敲低，避免拟南芥/水稻在干旱条件下生长受抑制、种子变小、分蘖/分枝数减少以及产量降低，获得稳产的功能。
28、进一步的，所述功能是利用ubp15蛋白水平降低、ubp15蛋白功能抑制或 ubp15基因敲除/敲低，来避免拟南芥/水稻在干旱条件下生长受抑制、种子变小、分蘖/分枝数减少以及产量降低，获得稳产的功能；
29、所述含有 ubp15基因的拟南芥/水稻在干旱下相对良好浇水条件下种子大小变化不明显，分蘖/分枝数目下降不明显，甚至有所上升，生长抑制相对减少，种子产量相对下降幅度不明显。
30、进一步的，所述 ubp15基因敲除采用以下任一技术：
31、利用t-dna插入敲除 ubp15基因；
32、利用基因编辑敲除 ubp15基因，如crispr/cas、zfn、talen等基因编辑技术；
33、通过化学诱变敲除 ubp15基因，如ems等化学诱变剂诱变处理；
34、通过物理诱变敲除 ubp15基因，如太空射线、α射线、β射线、中子和其他粒子、紫外辐射以及微波辐射等诱变技术；
35、所述 ubp15基因敲低采用以下任一技术：
36、利用基因编辑敲低 ubp15基因，如crispr/cas、zfn、talen等基因编辑技术；
37、利用基因沉默技术敲低 ubp15基因，包括rnai干扰技术等基因沉默技术；
38、通过启动子变化敲低 ubp15基因，如基因编辑启动子序列，t-dna插入启动子序列等操作；
39、通过调控 ubp15基因表达关键因子改造带来的 ubp15基因敲低；
40、利用化学试剂或物理因素敲低 ubp15基因；
41、所述ubp15蛋白水平降低或ubp15蛋白功能抑制采用以下任一技术：
42、通过有效分子处理导致的ubp15蛋白水平降低；
43、通过有效环境处理如干旱导致的ubp15蛋白水平降低；
44、通过其它蛋白操控技术导致的ubp15蛋白水平降低；
45、采用蛋白修饰、分子互作、抑制剂等影响导致的ubp15功能抑制；
46、所述干旱条件包括以下任一情况：
47、植物营养生长晚期或生殖生长早期断水处理下，直至植物完全干死；
48、或，植物营养生长晚期或生殖生长早期断水处理下，植物萎蔫为标志；
49、或，植物营养生长晚期或生殖生长早期节水处理下，以田间土壤龟裂等水分显著下降表型为标志。
50、一种编码上述有效提高拟南芥/水稻在节水或干旱条件下产量的蛋白的基因的应用，所述编码上述有效提高拟南芥/水稻在节水或干旱条件下产量的蛋白的基因为 ubp15基因；
51、所述应用是 ubp15基因在拟南芥/水稻响应干旱调控生长、种子大小、分蘖/分枝数量和产量中的应用。
52、进一步的，所述应用是利用 ubp15基因敲除、 ubp15基因敲低、ubp15蛋白水平降低或ubp15蛋白功能受抑制的手段，使拟南芥/水稻在干旱条件下生长受抑制、种子变小、分蘖/分枝数减少和产量降低，促进拟南芥/水稻在干旱条件下高产、稳产；
53、通过上述手段可以使含有 ubp15基因的拟南芥/水稻在干旱下相对对照条件下种子大小变化不明显，分蘖/分枝数目下降不明显，甚至有所上升，生长抑制相对减少，种子产量相对下降不明显，最终使拟南芥/水稻在干旱条件下具有高产和稳产的表现。
54、进一步的，所述 ubp15基因敲除采用以下任一技术：
55、利用t-dna插入敲除 ubp15基因；
56、利用基因编辑敲除 ubp15基因，如crispr/cas、zfn、talen等基因编辑技术；
57、通过化学诱变敲除 ubp15基因，如ems等化学诱变剂诱变处理；
58、通过物理诱变敲除 ubp15基因，如太空射线、α射线、β射线、中子和其他粒子、紫外辐射以及微波辐射等诱变技术。
59、进一步的，所述 ubp15基因敲低采用以下任一技术：
60、利用基因编辑敲低 ubp15基因，如crispr/cas、zfn、talen等基因编辑技术；
61、利用基因沉默技术敲低 ubp15基因，包括rnai干扰技术等基因沉默技术；
62、通过启动子变化敲低 ubp15基因，如基因编辑启动子序列，t-dna插入启动子序列等操作；
63、通过调控 ubp15基因表达关键因子改造带来的 ubp15基因敲低；
64、利用化学试剂或物理因素敲低 ubp15基因。
65、进一步的，所述ubp15蛋白水平降低或ubp15蛋白功能抑制采用以下任一技术：
66、通过有效分子处理导致的ubp15蛋白水平降低；
67、通过有效环境处理如干旱导致的ubp15蛋白水平降低；
68、通过其它蛋白操控技术导致的ubp15蛋白水平降低；
69、采用蛋白修饰、分子互作、抑制剂等影响导致的ubp15功能抑制。
70、进一步的，所述干旱条件包括以下任一情况：
71、拟南芥/水稻营养生长晚期或生殖生长早期断水处理下，直至拟南芥/水稻完全干死；
72、或，拟南芥/水稻营养生长晚期或生殖生长早期断水处理下，拟南芥/水稻萎蔫为标志；
73、或，拟南芥/水稻营养生长晚期或生殖生长早期节水处理下，以田间土壤龟裂等水分显著下降表型为标志。
74、进一步的，所述应用是通过对 ubp15基因敲除/敲低避免拟南芥/水稻在干旱条件下生长受抑制、种子变小、分蘖/分枝数减少和产量降低，促进拟南芥/水稻在干旱条件下高产、稳产。
75、进一步的，所述对 ubp15基因敲除/敲低是利用包括基因编辑、t-dna插入破坏、化学/物理射线诱变导致 ubp15基因突变，或利用基因沉默、转录调控操控技术抑制 ubp15基因表达，或利用抑制剂、蛋白修饰操控技术抑制ubp15蛋白活性。
76、本发明的一种有效提高植物在节水或干旱条件下产量的蛋白及其编码基因的应用的有益效果为：
77、本发明通过对拟南芥（双子叶）和水稻（单子叶）中 ubp15基因功能研究，发现基因编辑突变 ubp15可以有效改善了植物在干旱条件下产量、性状及表型，并显著提产，有助于了解植物响应干旱调控产量、性状的分子机理，为作物基因编辑精准改良提供了有效的靶标基因，进而为节水作物种质创制提供了潜在可行策略；
78、本发明提供了一种有效提高植物在节水或干旱条件下产量的蛋白及其编码基因的应用，通过对该基因突变或编辑后，可以有效避免植物在干旱条件下生长抑制、分蘖减少、种子减小和产量降低。