烟草NtPIP1-2基因在提高植物耐涝性和耐低温中的应用

本发明涉及基因工程，尤其涉及烟草

ntpip1-2基因在提高植物耐涝性和耐低温中的应用。

背景技术：

1、油菜（

brassica napus l. cv westar）作为十字花科芸薹属重要的油料经济作物，是我国食用油供给体系中的核心原料作物。油菜既是油料遗传育种、基因功能挖掘的重要研究材料，完整的栽培产业链也是产区农民增收致富的重要支柱。油菜根系分布较浅、通气组织发育程度低，对根际缺氧、低温等逆境环境较为敏感，耐涝、耐寒能力偏弱，淹水与低温胁迫已成为制约油菜田间稳产增产的关键非生物胁迫因素。

2、在全球气候异常变化的背景下，区域性强降雨、短时内涝与阶段性低温灾害频发，油菜主产区面临的涝害、冷害风险持续加剧；加之部分产区土壤黏重、田间排水条件较差，进一步放大了逆境胁迫对油菜生长的负面影响。涝渍发生时，土壤孔隙被水分填充，根系供氧不足，植株有氧呼吸受阻，无氧呼吸途径被诱导激活，乙醇等有毒代谢产物大量积累，造成根系氧化损伤、腐烂坏死，继而出现叶片黄化萎蔫、生物量下降等受害表型，严重时可直接导致植株死亡，造成显著产量损失。低温胁迫则会破坏细胞膜结构、抑制光合代谢，阻碍油菜正常生长发育。与之相比，烟草（

nicotiana tabacum l.）具备较强的涝胁迫耐受能力，是挖掘耐涝基因的优良材料。

3、质膜水通道蛋白pips家族是植物中最大的水通道蛋白亚家族，定位在细胞质膜上，主要负责水分、co2、h2o2等小分子的跨膜运输，在植物水分平衡、生长发育和逆境响应中扮演核心角色。家族成员按序列特征分为pip1和pip2两个亚类。现有技术的研究表明：水通道蛋白功能多样，且物种间差异极大，显示其功能分化的高度复杂性。（贲琳丽,刘欣,姚友礼.水通道蛋白pip家族调控植物逆境响应的研究进展[j].江苏农业科学,2024,52(21):1-9.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2024.21.001.）。有研究表明，

ntpip1;3是具有潜力的氧气转运蛋白，而

ntpip1;2未促进氧气转运，这表示水通道蛋白直系同源物已经发展出一定程度的氧气转运特异性（酵母与烟草模型揭示水通道蛋白高效转运氧气能力（三）-上海谓载科技有限公司）。而不同植物来源的

pip1;2功能也存在差异，上述研究还表明

ntpip1-2基因影响过氧化氢的转运，然而另一篇文献sugarcane mosaic virus employs 6k2protein to impair scpip2;4 transport of h2o2 to facilitate virus infection，公开了pip参与病毒感染后甘蔗种过氧化氢的调控，该文献验证了8种pip基因（即

scpip1;1，

scpip1;2，

scpip1;5，

scpip2;1，

scpip2;4，

scpip2;5，

scpip2;6，以及

scpip2;7）是否具有过氧化氢运输能力，结果显示只有两个pip2（

scpip2;1和

scpip2;4）被验证具备h2o2运输能力，而

scpip1;2不具备h2o2运输能力（酵母与烟草模型揭示水通道蛋白高效转运氧气能力（三）-上海谓载科技有限公司）。这意味着不同植物来源的pip基因的功能存在显著差异。

4、系统研究油菜对淹水胁迫、低温胁迫的响应特征，筛选和克隆耐涝相关基因并明确其作用机制，不仅能完善油菜抗逆分子理论体系，更为油菜耐涝，耐寒新品种培育提供关键技术支撑，对推动油菜产业抗逆栽培升级具有重要现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于挖掘烟草基因用于提高植物的耐涝性和耐低温性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了烟草

ntpip1-2基因在提高植物耐涝性和耐低温中的应用，所述烟草

ntpip1-2基因的cds序列如seq id no.2所示。

4、优选的，所述植物包括油菜和烟草。

5、本发明还提供了一种利用烟草

ntpip1-2基因提高植物耐涝性和耐低温的方法，将所述烟草

ntpip1-2基因导入目的植物中过表达。

6、优选的，所述目的植物包括油菜和烟草。

7、本发明通过淹水胁迫和低温胁迫试验，发现转

ntpip1-2基因的油菜植株相较于野生型油菜能够维持更高的叶片、茎及根系生物量，经nbt、dab染色结果表明转基因植株活性氧积累水平更低，evans blue染色结果证实其根尖细胞损伤程度更轻，说明过表达烟草

ntpip1-2基因能够同时显著提高植物的耐涝、耐低温能力，是用于油菜耐涝、耐低温基因工程育种的优良基因。

1.烟草ntpip1-2基因在提高植物耐涝性和耐低温中的应用，其特征在于，所述烟草ntpip1-2基因的cds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，所述植物包括油菜和烟草。

3.一种利用烟草ntpip1-2基因提高植物耐涝性和耐低温的方法，其特征在于，将所述烟草ntpip1-2基因导入目的植物中过表达。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目的植物包括油菜和烟草。