本技术涉及一种玉米耐盐耐旱的QTL基因,其核苷酸序列编号为SEQ ID No.1。该基因过表达可提升玉米的耐盐耐旱能力,而突变体则降低其抗性。
背景技术
干旱是农业生产中最常见、危害最严重的自然灾害之一,我国近2/3的耕地位于干旱和半干旱地区,加之水资源匮乏和分布不均,干旱已成为限制我国农业生产的最主要环境因素。此外,我国盐碱地分布广,有近1亿公顷的盐碱化土地,1/4的耕地存在不同程度的盐渍化,耕地盐碱化导致的粮食减产仅次于干旱。因此,干旱和盐胁迫对我国乃至世界农业的发展造成的负面影响日益突出,严重威胁全球粮食安全。
玉米是三大主要作物之一,是粮食、饲料和燃料兼用作物,玉米的高产稳产对我国粮食安全和社会发展具有重要意义。玉米对盐胁迫和干旱胁迫都很敏感,耕地盐渍化和生育期的干旱胁迫是导致我国玉米减产的主要非生物逆境胁迫。值得关注的是,在降雨不足、依赖地下水灌溉的北方玉米主产区,往往耕地盐渍化更严重,且有日趋加剧趋势。因此,我国玉米产业对既抗盐又抗干旱的多抗良种有迫切需求。满足这一需求的有效举措在于探索玉米抗盐、抗旱的基本规律,挖掘玉米遗传资源的潜力,协同改良玉米抗盐、抗旱性,培育多抗良种。
ABA是一种重要的植物激素。研究表明,ABA在植物气孔关闭、角质层蜡质积累、叶片衰老、芽休眠、种子萌发、渗透调节和生长抑制等多种生理过程中发挥重要作用(Kumaret al.,2019;Zhu,2016),并且可以通过转录和转录后调节机制调控下游基因响应生物和包括渗透胁迫在内的非生物胁迫(Sah et al.,2016;Yang and Guo,2018b;Yoshida etal.,2014)。ABA信号通路是植物干旱和盐胁迫反应的重要组成部分(Zhu,2002,2016),在过去的20多年里,ABA的生物合成及相关的信号转导通路得到了很好的研究。在ABA缺乏条件下,ABA受体PYL不能与PP2C互作,PP2C处于高活性状态并抑制其下游功能组分SnRK2s的活性;盐胁迫来临时,ABA含量升高,结合了ABA的PYL能够与PP2C相互作用,解除PP2C对SnRK2s的抑制作用,处于激活状态的SnRK2s一方面通过蛋白磷酸化作用激活下游转录因子,另一方面直接作用于相关蛋白来响应盐胁迫。玉米基因组ZmPYL1与拟南芥基因组AtPYL1同源性最高。这些蛋白的鉴定为ABA参与渗透胁迫的应答机制提供更多的研究思路。
为了挖掘抗盐、抗旱共性机制的关键基因,发明人通过构建ZmPYL1的过表达和突变体材料,发现ZmPYL1与苗期玉米的盐、旱抗性相关。相关研究结果有望揭示重要的玉米抗盐、抗旱共性分子机制,为玉米抗盐性和抗旱性的协同改良奠定重要理论和材料基础。
实现思路