羽毛针禾β-葡萄糖苷酶基因SpBGLU25在提高植物抗旱中的应用

本发明涉及基因工程，特别是涉及羽毛针禾β-葡萄糖苷酶基因spbglu25在提高植物抗旱中的应用。

背景技术：

1、干旱是限制植物生长发育的主要非生物因素，据统计，我国有1/3的土地处于干旱区，土壤水分缺失会导致植物的细胞膜被破坏、光合作用下降、呼吸速率下降、生长受到抑制，严重情况下甚至导致植物死亡。

2、羽毛针禾(stipagrostispennata)是一种先锋固沙植物，广泛分布于沙丘中，由于其生长环境常年干燥、降水量少，风蚀严重，且土地沙质化程度高，所以羽毛针禾有耐干燥、耐暴风侵蚀、耐沙土掩埋等沙漠适应性特点。由于羽毛针禾具有特殊沙套结构，可以很好的适应干旱、高温等极端环境，还可以有效提高沙丘稳定性，增加植物多样性，具有生态恢复的潜力。因此，对干旱植物羽毛针禾研究既有重要的科学价值，又有重大的现实意义。

3、β-葡萄糖苷酶属于水解酶类，是糖基水解酶家族ⅰ的成员，能够通过催化β-糖苷键化合物的水解释放，参与到植物的新陈代谢中，来调节植物的生长发育。β-葡萄糖苷酶根据氨基酸序列和保守结构域相似度，植物中的β-葡萄糖苷酶可被划分为gh1(glycosidehydro-lase(gh)families 1)gh3、gh5、gh7、gh9、gh12、gh35、gh116等8个家族，其中gh1家族拥有最多的糖苷酶成员，该家族蛋白具有转糖苷酶作用，能够合成糖苷。在高等植物中，该基因以基因家族的形式存在于染色体中，研究表明，拟南芥和水稻中分别有48和40个bglu基因。拟南芥中的多数atbglu家族基因受盐和干旱胁迫调控，而水稻osbglu家族基因对盐胁迫诱导不敏感，只有少数基因受干旱胁迫诱导表达。说明bglu家族基因参与植物应对外界胁迫的反应。在植物中，β-葡萄糖苷酶参与植物体内的各类生理过程，如植物对逆境的防御反应、植物的激素代谢、细胞壁的木质化、生物体糖代谢等。木质素是细胞壁的重要组成部分，能增强植物对干旱、盐和其他胁迫的耐受性。β-葡萄糖苷酶通过降解细胞壁中的低聚糖和从糖苷中释放木质素单体，来维持细胞壁的次生结构。新近的研究初步证明β-葡萄糖苷酶atbg1可以水解aba-ge(aba-葡糖糖酯)产生具生物学活性的自由aba，参与植物的脱水胁迫反应。β-葡萄糖苷酶基因在参与多糖代谢研究过程中通过代谢组学分析参与多糖代谢，并通过对多糖代谢的作用参与到水稻叶、种子等器官的发育及逆境抗性等多个过程中。研究发现，β-葡萄糖苷酶参与emp糖酵解途径，β-葡萄糖苷酶参与生物体的糖代谢，对生物体的正常生理功能维持方面有巨大贡献。

4、目前国内外对羽毛针禾的研究却很少，特别是对抗旱基因的研究仍是空白。探索羽毛针禾β-葡萄糖苷酶及其在植物体内的生理过程，探究其与羽毛针禾沙套发育的功能及适应极端干旱的机制，对扩展植物抗旱基因资源具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供羽毛针禾β-葡萄糖苷酶基因spbglu25在提高植物抗旱中的应用，以解决上述现有技术存在的问题。本发明发现了羽毛针禾的一个新的β-葡萄糖苷酶bglu25，并命名为spbglu25，并在转基因植物中验证了该基因具有能够增强植物抗干旱胁迫能力的重要功能，对于揭示羽毛针禾的抗逆机理，丰富植物抗逆分子生物学理论，提高植物的耐胁迫能力，具有重要的意义。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种羽毛针禾的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25，所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25的cds序列如seq id no.5所示。

4、本发明还提供所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25编码的蛋白，所述蛋白的氨基酸序列如seq id no.6所示。

5、本发明还提供一种包含所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25的重组质粒。

6、本发明还提供一种包含所述重组质粒的重组菌。

7、本发明还提供所述的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25、所述的蛋白、所述的重组质粒或所述的重组菌在增强植物抗干旱胁迫能力中的应用。

8、本发明还提供所述的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25、所述的蛋白、所述的重组质粒或所述的重组菌在培育抗干旱胁迫能力强的植物中的应用。

9、可选的，所述植物包括拟南芥。

10、本发明还提供一种增强植物抗干旱胁迫能力的方法，包括将所述的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25导入植物，使所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25过表达的步骤。

11、本发明还提供一种培育抗干旱胁迫能力强的植物的方法，包括将所述的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25导入植物，获得所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25过表达的转基因植物的步骤。

12、可选的，所述植物包括拟南芥。

13、本发明公开了以下技术效果：

14、本发明发现了羽毛针禾的一个新的β-葡萄糖苷酶bglu25，并命名为spbglu25，同时成功构建出该基因的植物表达载体并转化，在转基因植物中验证了该基因具有能够增强植物抗干旱胁迫能力的重要功能。本发明对于揭示羽毛针禾的抗逆机理，丰富植物抗逆分子生物学理论，提高植物的耐胁迫能力，具有重要的意义。

技术特征：

1.一种羽毛针禾的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25，其特征在于，所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25的cds序列如seq id no.5所示。

2.权利要求1所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25编码的蛋白，其特征在于，所述蛋白的氨基酸序列如seq id no.6所示。

3.一种包含权利要求1所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25的重组质粒。

4.一种包含权利要求3所述重组质粒的重组菌。

5.权利要求1所述的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25、权利要求2所述的蛋白、权利要求3所述的重组质粒或权利要求4所述的重组菌在增强植物抗干旱胁迫能力中的应用。

6.权利要求1所述的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25、权利要求2所述的蛋白、权利要求3所述的重组质粒或权利要求4所述的重组菌在培育抗干旱胁迫能力强的植物中的应用。

7.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述植物包括拟南芥。

8.一种增强植物抗干旱胁迫能力的方法，其特征在于，包括将权利要求1所述的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25导入植物，使所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25过表达的步骤。

9.一种培育抗干旱胁迫能力强的植物的方法，其特征在于，包括将权利要求1所述的β-葡萄糖苷酶基因spbglu25导入植物，获得所述β-葡萄糖苷酶基因spbglu25过表达的转基因植物的步骤。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述植物包括拟南芥。

技术总结
本发明公开了羽毛针禾β‑葡萄糖苷酶基因SpBGLU25在提高植物抗旱中的应用，属于基因工程技术领域。所述β‑葡萄糖苷酶基因SpBGLU25的CDS序列如SEQ ID NO.5所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示。本发明发现了羽毛针禾的一个新的β‑葡萄糖苷酶BGLU25，并命名为SpBGLU25，同时成功构建出该基因的植物表达载体并转化，在转基因植物中验证了该基因具有能够增强植物抗干旱胁迫能力的重要功能。本发明对于揭示羽毛针禾的抗逆机理，丰富植物抗逆分子生物学理论，提高植物的耐胁迫能力，具有重要的意义。

技术研发人员：李榕,李鸿彬,王斐,牛家欢,王景儒,胡鸣
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17