本發(fā)明涉及基因工程，特別是涉及一種具有抗旱性能的stgstl21基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、馬鈴薯(solanum?tuberosum.l)是繼小麥、水稻、玉米之后的第四大主糧作物。但消耗同樣數(shù)量的水，馬鈴薯產(chǎn)出的食物能量卻遠(yuǎn)高于前三種糧食作物，產(chǎn)出的蛋白質(zhì)是玉米和小麥的兩倍，產(chǎn)出的鈣是小麥的兩倍、水稻的四倍。隨著我國糧食需求的逐年增加，而耕地面積和水資源受限，馬鈴薯或可成為糧食安全的保障力量。目前，我國一半以上的馬鈴薯產(chǎn)區(qū)屬干旱或半干旱地區(qū)。且馬鈴薯屬于淺根系作物，對干旱脅迫較為敏感。長期或季節(jié)性的干旱脅迫會嚴(yán)重?fù)p害馬鈴薯的生長發(fā)育，進(jìn)而影響塊莖的產(chǎn)量和商品性質(zhì)量。因此，干旱一直是馬鈴薯生產(chǎn)中面臨的重大問題。而揭示耐旱機(jī)制和培育抗旱品種，已成為我國旱區(qū)馬鈴薯遺傳育種的重要工作。

2、植物在遭受到干旱、鹽堿、溫度變化等非生物脅迫時，會積累大量的活性氧，造成細(xì)胞膜和生物大分子的氧化損傷、細(xì)胞死亡等氧化應(yīng)激反應(yīng)。植物則利用多種酶促系統(tǒng)和非酶促系統(tǒng)來清除活性氧傷害以抵御逆境脅迫。谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(glutathione?s-transferase,gst)就是其中一種重要的超家族酶類，可清除植物在逆境中產(chǎn)生的過量活性氧，以保護(hù)植物的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)活性。模式植物和多種作物中的研究表明，gsts響應(yīng)多種逆境脅迫，在植物抗逆中發(fā)揮重要作用，但其基因表達(dá)響應(yīng)脅迫信號的調(diào)控機(jī)制仍不十分明確。本發(fā)明通過克隆響應(yīng)干旱脅迫的相關(guān)基因，在馬鈴薯栽培種中構(gòu)建基因過表達(dá)系和rna干擾系以驗證其功能，為開辟旱區(qū)馬鈴薯新的種質(zhì)創(chuàng)新途徑提供技術(shù)支持?，F(xiàn)有技術(shù)還沒有馬鈴薯stgstl21基因具有提高抗旱性能應(yīng)用的報道。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種具有抗旱性能的stgstl21基因及其應(yīng)用，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。該stgstl21基因能夠響應(yīng)干旱脅迫，過表達(dá)基因可以提高植物的抗旱性能，rna干擾基因降低植物的抗旱性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

2、1.本發(fā)明提供一種具有抗旱性能的stgstl21基因，所述stgstl21基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

3、2.本發(fā)明還提供兩種重組表達(dá)載體，包括上述的stgstl21基因，包括：植物過表達(dá)載體pc2300s-stgstl21和干擾載體gate8-stgstl21。

4、3.本發(fā)明還提供兩種宿主細(xì)胞，包括上述的重組表達(dá)載體，所述宿主細(xì)胞為重組農(nóng)桿菌。

5、4.本發(fā)明還提供上述的stgstl21基因、重組表達(dá)載體或宿主細(xì)胞在培育具有抗旱性能的轉(zhuǎn)基因植物中的應(yīng)用。

6、進(jìn)一步地，所述植物為馬鈴薯。

7、進(jìn)一步地，過表達(dá)stgstl21基因?qū)崿F(xiàn)提高馬鈴薯抗旱性。

8、進(jìn)一步地，過表達(dá)stgstl21基因提高pro含量和gst活性，進(jìn)而提高抗旱性。

9、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：本發(fā)明根據(jù)馬鈴薯基因組數(shù)據(jù)對gst基因家族進(jìn)行分析，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)篩選到馬鈴薯中響應(yīng)干旱脅迫的核心基因stgstl21。本發(fā)明通過構(gòu)建stgstl21基因的植物過表達(dá)載體pc2300s-stgstl21和干擾載體gate8-stgstl21并穩(wěn)定轉(zhuǎn)化馬鈴薯組培苗，觀察和檢測各轉(zhuǎn)基因材料在干旱脅迫下的生長表型和生理生化指標(biāo)，來探究stgstl21基因在馬鈴薯抗旱中的功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)stgstl21基因能夠響應(yīng)干旱脅迫，過表達(dá)stgstl21基因可以提高植物的抗旱性能，rna干擾stgstl21基因可以降低植物的抗旱性。

技術(shù)特征：

1.過表達(dá)stgstl21基因提高馬鈴薯抗旱性的應(yīng)用，其特征在于所述stgstl21基因cds序列如序列表seq?id?no.1所示。

2.過表達(dá)stgstl21基因提高馬鈴薯脯氨酸含量和gst活性的應(yīng)用，其特征在于所述stgstl21基因cds序列如序列表seq?id?no.1所示。

3.馬鈴薯stgstl21基因，其特征在于所述stgstl21基因cds序列如序列表seq?id?no.1所示。

4.重組植物表達(dá)載體，其特征在于所述載體包括權(quán)利要求1-3中任何一項所述的stgstl21基因，具體為植物過表達(dá)載體pc2300s-stgstl21和干擾載體gate8-stgstl21。

5.農(nóng)桿菌宿主細(xì)胞，其特征在于所述農(nóng)桿菌細(xì)胞包含權(quán)利要求4所述的重組表達(dá)載體。

6.一種培育具有抗旱性能的轉(zhuǎn)基因植物的方法，其特征在于所述方法包括：將權(quán)利要求2所述的stgstl21基因遺傳轉(zhuǎn)化入植物體內(nèi)，使其在植物體內(nèi)過表達(dá)或rna干擾表達(dá)，培育得到所述具有抗旱性能和抗旱性能降低的轉(zhuǎn)基因植物。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了馬鈴薯StGSTL21基因及其應(yīng)用，根據(jù)自交四倍體馬鈴薯C88基因組數(shù)據(jù)對GST基因家族進(jìn)行分析，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)篩選到馬鈴薯中響應(yīng)干旱脅迫的核心基因StGSTL21。本發(fā)明通過構(gòu)建StGSTL21基因的植物過表達(dá)載體PC2300S?StGSTL21和干擾載體GATE8?StGSTL21穩(wěn)定轉(zhuǎn)化馬鈴薯組培苗，觀察和檢測各轉(zhuǎn)基因材料在干旱脅迫下的生長表型和生理生化指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)StGSTL21基因能夠響應(yīng)干旱脅迫，過表達(dá)StGSTL21基因可以提高植物的抗旱性能，干擾StGSTL21基因降低植物的抗旱性能。

技術(shù)研發(fā)人員：孫超,史寧帆,姚攀鋒,張偉,蒲轉(zhuǎn)芳,張志家,畢真真,李忠潤,胡李軍,白江平,劉玉匯,劉震
受保護(hù)的技術(shù)使用者：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8