本研究探讨了HvMORF8基因在增强植物对干旱胁迫耐受性方面的应用,属于基因工程领域。通过克隆和分析HvMORF8基因的CDS区核苷酸序列(SEQ ID NO.1),并利用BSMV-VIGS技术在大麦XZ5中验证其功能,发现HvMORF8基因能正向调控植物对干旱胁迫的耐受性。该研究为耐旱作物育种和生产,尤其是大麦耐旱新品种的培育提供了理论基础和关键基因资源。
背景技术
干旱是限制全球作物生产力最严重的自然灾害之一。气候的变化和人口的扩张导致全球范围内干旱地区面积不断扩大(Gupta et al.,2020)。全球高度干旱、干旱、半干旱和半湿润干旱地区已占陆地面积的41%,预计到21世纪末将超过陆地总面积的一半(FAO,2019)。因此,了解作物耐旱性的潜在机制并制定策略以增强耐旱性对于维持农业生产力和确保安全的粮食生产至关重要。
大麦(Hordeum vulgare L.)作为一种主要的谷类作物,其种植面积和总产量均居全球第四位,同时,作为二倍体自花授粉作物,大麦也是研究其它麦类作物生殖生理和遗传机理的优异模式植物。然而,规模种植的栽培大麦遗传多样性较为单一,对非生物和生物胁迫更加敏感。西藏一年生野生大麦(Hordeum vulgare L.ssp.Spontaneum)被认为是栽培大麦的祖先。青藏高原气候独特、环境恶劣,生长于此的野生大麦种质资源更为丰富,且往往表现出比普通栽培大麦更优良的广谱抗逆性(Dai et al.,2014)。因此,西藏一年生野生大麦可以成为大麦耐旱育种的重要基因库,通过将其独有的耐旱基因引入栽培大麦中以创制在干旱胁迫下具有更高产量稳定性的高产品种已成为重要的育种途径。
RNA编辑在植物细胞的蛋白质代谢、适应环境变化、信号转导等过程中发挥着不可或缺的作用(Wang et al.,2019)。植物RNA编辑是由含有多种编辑因子的复合物进行的,其中MORF是植物中的一个小蛋白家族,最初发现于拟南芥中(Takenaka et al.,2012),可与其他编辑因子相互作用形成RNA编辑体(Bentolila et al.,2012)。此前大多数关于MORF的研究都聚焦于MORF在植物细胞器发育和RNA编辑中的作用。而越来越多的证据表明,MORF同样参与植物对生物和非生物胁迫的应答。例如,水稻中所有7种OsMORF在盐胁迫下表达水平发生改变(Zhang et al.,2019)。在桃子中,PpMORF在病原体感染和紫外线胁迫下均下调(Zhang et al.,2022)。然而,在一年生草本植物大麦中,HvMORF对干旱胁迫的响应和功能尚不明确。
实现思路