GhTSD7基因在提高植物干旱胁迫耐受性中的应用

本发明属于生物，具体涉及 ghtsd7基因在提高植物干旱胁迫耐受性中的应用。

背景技术：

1、植物的抗旱适应机制是研究的热点之一，因为干旱是影响农作物产量和植物生长发育的重要逆境。在当前全球气候变化的背景下，干旱对农业和植物生长产生了巨大的挑战。植物作为生态系统中的重要组成部分，对干旱条件的敏感性和适应性具有显著影响。在干旱条件下，植物受到了严重的影响，导致了一系列生长和生理问题。

2、首先，干旱对植物的影响是显而易见的。缺乏水分使得植物生长受限，叶片枯萎，茎干枯，根系发育受阻。水分的不足会严重影响植物的光合作用，导致叶绿素含量下降，光合活性受到抑制，影响养分的合成和积累。此外，干旱条件下，植物面临着氧化损伤和细胞脱水的风险，进一步影响植物的生长和发育。

3、然而，植物在漫长的进化过程中，逐渐发展出了多种应对干旱的适应性机制。植物根系的扩展以寻找更深层次的水源，调节气孔开闭以减少水分蒸发，积累和合成特定的蛋白质、脂类物质和化合物以保护细胞结构免受脱水和氧化损伤等是植物在干旱条件下的自我保护机制。这些适应性策略有助于植物在有限水资源条件下生存和维持基本生长需求。在诸多农作物中，棉花作为一种重要的经济作物，其在纺织工业中具有不可替代的地位。然而，棉花的生长和产量严重受到干旱等环境因素的影响。干旱条件下，棉花生长受限，纤维质量下降，整体产量减少，严重影响了纺织品的生产。

4、为了应对棉花在干旱条件下的脆弱性，科学家和农业专家不断努力研究并采取措施。针对棉花抗旱的应对措施包括但不限于：

5、1.选育抗旱品种：通过遗传改良或基因编辑等技术，培育出更具抗旱性的棉花品种。

6、2.改良灌溉系统：优化灌溉方式，减少水资源的浪费，提高水分利用效率。

7、3.生物技术手段：利用生物技术手段提高棉花对抗旱的能力，如基因转化、应用生长调节剂等。

8、抗干旱对棉花的重要性不言而喻。在全球气候变化和不可预见的自然灾害频发的情况下，提高棉花对抗旱的能力是确保棉花产量和质量的关键因素。通过针对棉花的抗旱措施，可以减轻干旱对棉花生产所带来的损失，维护纺织工业的稳定供应。

9、总之，植物对干旱的影响以及干旱下植物的适应应对机制是当前研究的重要方向，特别是针对棉花这样的重要农作物，提高其抗旱性能对于农业和产业具有重要意义，而研究与干旱相关的基因，通过分子育种方法能够为植物耐旱育种提供一种新的途径。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供 ghtsd7基因在提高植物干旱胁迫耐受性中的应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案概述如下：

3、本发明采用的 ghtsd7基因在ncbi中基因序列号（sequence id）为xm_016859597.2，所述 ghtsd7基因的核苷酸序列如seq id no.1所示， ghtsd7基因的信使rna（mrna）序列长度为1461bp， ghtsd7基因的编码序列长度为1152 bp，包括383个氨基酸。

4、本发明还构建一系列植物表达载体，含有上述基因的表达载体、转基因植物系以及含有所述载体的宿主细胞在提高植物干旱胁迫方面的功能也落入本发明的保护范围之内。本发明所保护的基因的功能，不仅包括上述 ghtsd7基因，还包括与 ghtsd7基因具有较高同源性（同源性高达96.7％）的同源基因在干旱胁迫方面的功能。

5、本发明公开的 ghtsd7基因在植物干旱胁迫中的生物学功能，具体表现在：在干旱条件下 ghtsd7过表达株系能够减少拟南芥叶片失水率以及提高其角质层厚度，增强拟南芥干旱胁迫下的耐受性，并且 ghtsd7基因沉默株系在干旱胁迫下叶片的失水和枯萎情况更严重。

6、根据其功能，可以通过转基因的方式来获得耐干旱胁迫的植株，具体地，可以通过将  ghtsd7基因导入目的植物，得到转基因植物，该植株耐干旱胁迫能力高于目的植物。

7、具体地， ghtsd7基因具体可通过所述重组表达载体导入所述目的植物。所述方法中，所述重组表达载体可通过使用ti质粒、ri质粒、植物病毒载体、直接dna转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。

8、为了提高植物的优良性状，本发明还保护一种新的植物育种方法，可以通过“调控植物中的 ghtsd7基因的表达”的方法来培育新的植株，具体地，“调控植物中的 ghtsd7基因的表达”的方法为过表达、沉默或定向突变 ghtsd7基因。

9、更加具体地，植物育种方法方法为以下（1）或（2）或（3）：

10、（1）通过增加目的植物中 ghtsd7蛋白的活性，获得干旱胁迫耐受性强于目的植物的植株；

11、（2）通过促进目的植物中 ghtsd7基因的表达，获得干旱胁迫耐受性强于目的植物的植株；

12、（3）通过抑制目的植物中的 ghtsd7基因的表达，获得干旱胁迫耐受性低于目的植物的植株。

13、“促进目的植物中 ghtsd7基因的表达”的实现方式可为如下（1）或（2）或（3）:

14、（1）将 ghtsd7基因导入目的植物；

15、（2）引入强启动子和/或增强子；

16、（3）本领域内的其它常见方法。

17、其中，本发明所述目的植物是棉花、拟南芥。

18、目的基因，也称靶标基因，在基因工程设计和操作中，被用于基因重组、改变受体细胞性状和获得预期表达产物的基因。可以是生物体本身的，也可以是来自不同生物体的。

19、调控基因表达水平包括利用dna同源重组技术、病毒介导的基因沉默技术和农杆菌介导的转化体系调控所述 ghtsd7表达，获得转基因植物株系。本发明中，对于适用于本发明的植物没有特别的限制，只要其适合进行基因的转化操作，如各种农作物、花卉植物、或林业植物等。所述的植物比如可以是（不限于）：双子叶植物、单子叶植物或裸子植物。

20、作为一种优选方式，所述的“植物”包括但不限于：棉花、拟南芥，尤其是陆地棉（ gossypium hirsutum），凡是具有该基因或者与之同源的基因均适用。

21、本发明中所说的“植物”包括整株植物，其亲本和子代植株以及植物的不同部位，包括种子、果实、芽、茎、叶、根（包括块茎）、花、组织和器官，在这些不同的部分均有我们目的基因或者核酸。这里所提及的“植物”也包括植物细胞、悬浮培养物、愈伤组织、胚、分生组织区、配子体、孢子体、花粉和小孢子，同样，其中每种前述对象包含目的基因/核酸。

22、本发明包括任何植物细胞，或任何由其中的方法获得或可获得的植物，以及所有的植物部分及其繁殖体。本专利也包含由任何前述方法所获得的转染细胞、组织、器官或完整植物。唯一的要求是子代表现出相同的基因型或表型特征，使用本专利中的方法获得的子代特性相同。

23、本发明还扩展到如上所述的植物的可收获的部分，但不限于种子、叶、果实、花、茎、根、根茎、块茎和球茎。同时进一步涉及植株收获后的其他衍生物，如干燥颗粒或粉末、油、脂肪和脂肪酸、淀粉或蛋白质。

24、本发明的优点：

25、（1）本发明采用比较转录组学的方法，创新性地对陆地棉（ gossypium hirsutum）中蛋白 ghtsd7进行了克隆。构建 ghtsd7的过表达载体 p35s-ghtsd7-gfp，利用农杆菌花序侵染法转化野生型拟南芥（clo-0，wt），获得过表达植株，分析结果表明在干旱条件下 ghtsd7过表达植株能够降低拟南芥叶片失水率和增加角质层厚度，增强拟南芥干旱胁迫下的耐受性。进一步构建 ghtsd7基因沉默载体trv2- ghtsd7，利用农杆菌侵染棉花叶片的方法将含有trv2- ghtsd7的农杆菌注射棉花叶片，获得 ghtsd7沉默的棉花植株，结果表明基因沉默植株在干旱胁迫下叶片的失水和枯萎情况更严重，表明对干旱胁迫更为敏感。为作物耐旱分子育种提供基因资源。

26、（2）可以通过转基因的方式来获得耐旱性的植株，具体地，可以通过将 ghtsd7基因导入目的植物，得到转基因植物，该植株耐旱性高于目的植物，为植物耐旱育种提供一种新的途径。