加州月桂树UcFatB基因的DNA密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用

本发明涉及植物基因工程；具体涉及一种加州月桂树（ umellularia  californica） ucfatb基因的dna密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用。

背景技术：

1、作为不可移动的固着生物，植物在生长过程中必须适应土壤盐碱害、干旱以及极端温度等各种非生物胁迫。在遭受干旱时，植物出现细胞失水、蛋白变性、酶活丧失、细胞膜系统受损现象，从而影响生长量、产量以及整个代谢过程，甚至导致死亡。在漫长的进化中，植物形成了各种保护机制以应对干旱胁迫，如在叶表面形成角质（cutin）及蜡质（wax）来限制水分流失，通过控制气孔开合来调节蒸腾，提高体内糖和氨基酸含量来增强吸水能力，抑制分解酶活性以维持代谢平衡等。

2、脂肪酸（fatty acids，fa）是碳、氢、氧三种元素构成的重要化合物，在植物、动物和微生物中均可大量合成，是重要的细胞组分和能源物质。脂肪酸及其衍生物在植物生长发育和应对非生物、生物胁迫等过程中均发挥着关键作用。脂肪酸合酶介导了以乙酰辅酶a（acetyl-coa）为底物的脂肪酸从头合成途径（fatty acid synthesis pathway, fas）（ohlrogge et al., 1979）。其中，fata和fatb两个基因家族成员编码的脂肪酸酰基载体蛋白硫解酶（fat）作用于脂肪酸从头合成途径的释放阶段，将脂肪酸链从酰基载体蛋白中释放出自由的脂肪酸，这一步骤决定了脂肪酸的碳链长度和组成。可根据碳链长短，脂肪酸可以细分为短链、中链、长链和超长链脂肪酸（lei et al., 2002），中链脂肪酸（medium-chain fatty acids, mcfa）碳链的碳原子数目为6至12个（c6-c12）。fata具有较强的18:1-acp底物催化活性，在多数植物中，fatb具较强的16:0-acp底物催化活性，生成棕榈酸（16:0fa）（bonaventure et al., 2003），但极少数如椰子（ cocos nucifera l.）（davies etal., 1993; jing et al., 2018）、油棕（ elaeisguineensis jacq.）（jing et al., 2018）等植物中的硫脂酶具有中链acp水解活性。在大肠杆菌和植物中异源表达萼距花属植物的硫酯酶相关基因后能显著提高c8:0 fa、c10:0 fa和c14:0 fa中链脂肪酸的含量（knothedet al., 2014; kim et al., 2015）。

3、此外，研究表明加州月桂树（ umellularia californica）中的硫酯酶ucfatb具有12:0-acp水解活性，可催化其形成月桂酸（12:0 fa）（pollard et al., 1991; voelker etal., 1992）。通过将该基因克隆后转化至油菜（ brassica napus）和油菜中，相关转基因植物大量合成了原本无法合成的月桂酸（voelker et al., 1996; dehesh et al., 1996）。超量表达 ucfatb的转基因油菜种子中的月桂酸含量可高达45%，在大田试验中表现良好，而在甘蓝型油菜（ brassica rapa）的叶片中也可检测到中链硫酯酶的良好酶活（nam et al.,2019）。

4、作为一种绿色安全的天然脂肪酸，月桂酸及其衍生物在抑菌抗病毒、食品工业、医药保健、动物饲养等方面均有十分广泛而重要的应用价值，然而月桂酸在植物基因工程中的研究还仅仅停留在月桂酰-acp硫酯酶转化对油料作物脂质成分的改变这一层面，目前尚未见其有用于激活植物抗旱性等逆境胁迫的报道。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种加州月桂树 ucfatb基因的dna密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、本发明提供一种加州月桂树 ucfatb基因的dna密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用。

4、进一步的，本发明提供一种加州月桂树 ucfatb基因的dna密码子优化序列在植物育种中的应用。

5、更进一步的，本发明提供一种加州月桂树 ucfatb基因的dna密码子优化序列在培育转基因植物中的应用。

6、所述的植物包括但不限于拟南芥、番茄、水稻、小麦、玉米和棉花。

7、所述的加州月桂树 ucfatb基因的dna密码子优化序列如seq id no.2所示。

8、所述的加州月桂树 ucfatb基因的dna密码子优化序列，其序列是下列核苷酸序列之一：

9、1）序列表中seq id no.2所示的dna序列；

10、2）与序列表中seq id no.2编码蛋白质相同的蛋白质的dna序列。一种含有加州月桂树ucfatb基因的表达载体，可用现有的植物表达载体构建；所述植物表达载体为pk7wg2r。

11、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

12、本发明提供的加州月桂树 ucfatb基因的dna密码子优化序列，编码了acp硫酯酶。本发明人工合成了加州月桂树acp硫酯酶编码基因 ucfatb的dna密码子优化序列，并验证了其功能。利用植物表达载体，将本发明的 ucfatb基因dna密码子优化序列异源转化至模式植物拟南芥中，抗旱性试验表明，相对于野生型col-0（columbia-0生态型）， ucfatb基因dna密码子优化序列的过表达能够减缓干旱胁迫对幼苗根系伸长造成的影响，显著提高成苗对干旱胁迫的抗性。上述结果表明， ucfatb基因dna密码子优化序列在调节植物抗性方面具有重要作用。本发明提供的 ucfatb基因dna密码子优化序列 ，对采用生物强化手段改善作物对干旱胁迫的抗性有着重要意义，为重要粮食、经济作物的杂交育种提供了研究基础和科学依据。

技术特征：

1.一种加州月桂树ucfatb基因的dna密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用，其特征在于，所述的加州月桂树ucfatb基因的dna密码子优化序列如seq id no.2所示。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述加州月桂树ucfatb基因的dna密码子优化序列在植物育种中的应用。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述加州月桂树ucfatb基因的dna密码子优化序列在培育转基因植物中的应用。

4.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于，所述的植物包括拟南芥、番茄、水稻、小麦、玉米和棉花。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的加州月桂树ucfatb基因的dna密码子优化序列，其序列是下列核苷酸序列之一：

6.一种含有加州月桂树ucfatb基因dna密码子优化序列的表达载体，其特征在于，采用现有的植物表达载体构建。

7.根据权利要求6所述的表达载体，其特征在于，所述植物表达载体为pk7wg2r。

技术总结
本发明公开了一种加州月桂树UcFatB基因的DNA密码子优化序列在改善植物抗旱上的应用，涉及植物基因工程技术领域。本发明通过过量表达UcFatB基因的DNA密码子优化序列，有效提高了植物的抗旱性。本发明通过基因工程技术人工合成由序列表中序列2所示的核苷酸序列（即UcFatB基因的DNA密码子优化序列），通过异源转化得到拟南芥过表达转基因材料，相比野生型对照植株，该材料在干旱条件下的生长情况良好，叶片萎蔫程度明显降低，说明UcFatB基因的DNA密码子优化序列具有提高植物对干旱逆境胁迫耐受性的功能。本发明对植物抗干旱分子机制的研究具有重要意义，为培育抗旱作物新品种提供了新的可能性，对农业生产具重大意义。

技术研发人员：姜伊娜,王双双,杨碧芸,张强,卢磊
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13