马铃薯StUCH1基因在马铃薯抗旱新品种选育中的应用

本发明属于马铃薯分子育种领域，具体涉及马铃薯stuch1基因在马铃薯抗旱新品种选育中的应用。

背景技术：

1、马铃薯（solanum tuberosum l.）的可食用块茎使其成为全球重要的粮食作物，其产量仅次于水稻、玉米和小麦，被许多国家视为第四大主粮作物。随着世界人口的持续增长和全球气候变化的影响，粮食安全问题日益突出，马铃薯在保障粮食安全方面发挥着关键作用。马铃薯适宜种植在气候冷凉、昼夜温差大且降雨量适中的地区，但对高温、干旱及高盐等非生物胁迫较为敏感。其中，干旱是限制马铃薯产业发展的主要因素之一。选育抗旱品种对于提升马铃薯的抗旱能力、保障产量稳定具有重要的应用价值。

2、泛素羧基末端水解酶（ubiquitin c-terminal hydrolases, uchs）在植物的生长发育中广泛参与多种关键生物学过程。在水稻、拟南芥等植物中，uchs被证实调控植株的生长发育与形态建成等，然而泛素羧基末端水解酶uchs对干旱胁迫的响应目前尚未有相关报道。故本申请经转录组分析，阐明stuch1基因响应干旱胁迫的具体功能和用途，为马铃薯选育耐旱新品种提供种质资源。

技术实现思路

1、本发明要解决的关键技术问题在于提供stuch1基因增强马铃薯植株的抗旱中的应用。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

2、1. 马铃薯stuch1基因，该基因转录本序列如seq id no.1所示，cds长度为699bp，编码232个氨基酸，马铃薯数据库的登录号为soltu.dm.06g018150。

3、2. 过表达stuch1基因增强马铃薯抗旱性的应用，所述stuch1基因转录本序列如seq id no.1所示。

4、3. 马铃薯stuch1基因在选育抗旱新品种中的应用，所述stuch1基因转录本序列如seq id no.1所示，stuch1基因表达量高的品种具有更强的抗旱性。

5、4. 过表达stuch1基因提高马铃薯过氧化物酶pod、超氧化物歧化酶sod和过氧化氢酶cat的活性，降低丙二醛mda的含量的应用，所述stuch1基因转录本序列如seq id no.1所示。

6、5. stuch1基因沉默表达减弱马铃薯抗旱性，所述stuch1基因转录本序列如seqid no.1所示

7、6. 马铃薯stuch1对starfa1b、stprk和stfba蛋白进行去泛素化修饰，从而增强马铃薯的抗旱性。

8、7. starfa1b基因上调表达或去泛素化修饰后增强马铃薯抗旱性的应用，所述starfa1b基因cds序列如seq no.2所示。马铃薯数据库中该基因的登录号为soltu.dm.04g014230。

9、8. stprk基因上调表达或去泛素化修饰后增强马铃薯抗旱性的应用，所述stprk基因cds序列如seq no.3所示。马铃薯数据库中该基因的登录号为soltu.dm.08g021990。

10、9. stfba基因上调表达或去泛素化修饰后增强马铃薯抗旱性的应用，所述stfba基因cds序列如seq no.4所示。马铃薯数据库中该基因的登录号为soltu.dm.09g004030。

11、10. 马铃薯stuch1基因增强马铃薯植株抗旱性应用的验证方法，所述方法包括：（1）马铃薯遗传转化；（2）转基因阳性株系检测；（3）转基因马铃薯植株抗旱性鉴定。

12、有益效果：本发明通过构建stuch1过表达载体pri201-an- stuch1和沉默表达载体pcmbia1300-35si-x- stuch1，获得转基因马铃薯植株。经表型观察发现，在15%peg6000模拟干旱后，过表达马铃薯植株生长状态优于野生型，而沉默表达植株叶片明显萎蔫。且过表达植株的sod、pod及cat活性显著高于野生型，mda含量显著低于野生型；而沉默表达植株相反，表明过表达stuch1增强马铃薯植株的抗旱性。经酵母双杂筛选出多个与stuch1潜在互作的蛋白，并通过酵母双杂交回转验证和萤火虫荧光素酶互补实验证实starfa1b、stprk、stfba与该蛋白互作，共同参与调控马铃薯抗旱网络。

1.马铃薯stuch1基因在马铃薯抗旱新品种选育中的应用，其特征在于，所述stuch1基因的转录本核苷酸序列如seq id no.1所示，筛选stuch1基因高表达的马铃薯株系或品种作为抗旱性优异的育种材料。

2.根据权利要求1所述的马铃薯stuch1基因在马铃薯抗旱新品种选育中的应用，其特征在于，通过在马铃薯中过表达stuch1基因，使stuch1基因过表达，增强马铃薯的干旱耐受能力。

3.根据权利要求2所述的马铃薯stuch1基因在马铃薯抗旱新品种选育中的应用，其特征在于，过表达所述stuch1基因可提高马铃薯中过氧化物酶pod、超氧化物歧化酶sod和过氧化氢酶cat的活性，同时降低丙二醛mda的含量。

4.根据权利要求3所述的马铃薯stuch1基因在马铃薯抗旱新品种选育中的应用，其特征在于，所述stuch1基因通过对starfa1b、stprk和stfba蛋白互作进行去泛素化，调控马铃薯的抗旱响应通路，最终增强马铃薯的抗旱性。

5.马铃薯stuch1基因在马铃薯抗旱新品种选育中的应用，其特征在于，所述stuch1基因的转录本核苷酸序列如seq id no.1所示，使马铃薯stuch1基因沉默表达，减弱马铃薯抗旱性。

6.马铃薯stuch1基因，其特征在于，所述基因的转录本核苷酸序列如seq id no.1所示；所述基因的cds序列长度为699bp，编码232个氨基酸，其在马铃薯参考数据库中的登录号为soltu.dm.06g018150。

7.马铃薯stuch1基因增强马铃薯植株抗旱性应用的验证方法，其特征在于所述方法包括：（1）马铃薯遗传转化；（2）转基因阳性株系检测；（3）转基因马铃薯植株抗旱性鉴定。