本发明属于植物生物工程和转基因，具体涉及大麦磷高效基因hvsina2及其响应低磷胁迫方面的应用。
背景技术：
1、磷是植物生长发育必需的大量营养元素之一，土壤中的磷酸盐容易与其他矿质元素结合而固定，导致土壤中可以被植物吸收利用的有效磷含量较低，从而影响作物的产量和品质[1]。为了提高作物产量，大量的磷肥被投入到农业生产中，但是过度地施用磷肥不仅会使土壤退化，还会使不可再生的磷矿资源出现危机，磷在土壤中的大量积累也加重了环境污染[2]。大麦(hordeum vulgare l.)作为最早的驯化作物之一，占全球谷物产量的7％，主要用作啤酒酿造原料、牲畜饲料和人类的食物来源，相较于其它作物，大麦具有更强的耐瘠性，其中蕴藏着大量的养分高效利用基因，是发掘养分高效利用基因的首选作物[3]。因此，从大麦挖掘磷高效利用基因对培育磷高效作物新品种已成为农业研究的重中之重。
2、作物种子萌发过程中，淀粉中存在的磷可能会影响淀粉的水解，进而影响作物的正常出苗[4]。植酸是作物种子中磷的主要存储形式，其分解利用对于种子萌发和幼苗的建成具有重要作用[5]。不同作物在萌发过程中发展出不同的植酸酶(paphys)介导的植酸降解策略，例如，大麦、小麦(triticum aestivum l.)和黑麦(secale cereale l.)在籽粒发育和萌发过程中合成和积累了大量的植酸酶，使得它们在萌发初期能迅速启动植酸的水解过程。在作物营养生长阶段，磷素供应不足会导致作物生长受到抑制，根冠比增大。这种生物量分配模式的变化是作物通过增加根系面积吸收土壤中磷的策略之一。当土壤磷供应不足时，植物可以调控体内磷的重新动员以维持其正常的生长发育[6]。在这一过程中，作物细胞内的代谢活动会发生复杂变化，包括细胞质膜组分的分解，膜磷脂被不含磷的脂质所取代，较小的磷酯发生分解，核糖核酸酶活性增加，以及rna的水解。通过将磷素从老的器官转运到年轻或活跃生长的器官，促进了作物体内磷的再分配[7]。同一作物的不同品种在耐缺磷方面也会表现出较高的遗传变异。通常，在缺磷条件下，耐低磷品种在衰老叶片中的磷浓度显著低于磷敏感品种，而在绿色叶片、穗等较活跃器官中的磷浓度显著高于磷敏感品种[8-9]。在作物的抽穗期和成熟期，充足的磷营养对于保证茎叶中的生物量分配和高产量形成至关重要。谷物籽粒发育可分为三个主要阶段：第一阶段在开花后的前14天，由于细胞分裂率高，籽粒生长非常快，在此期间能量传递、核酸合成等代谢和细胞过程需要大量的磷素[10]；在第二个阶段，籽粒灌浆开始，淀粉、蛋白质和营养物质逐步储存，这一阶段通常会持续14至20天[11]；最后一个阶段的特点是籽粒中的水分迅速流失，各种代谢活性显著降低[12]。为了适应低磷条件，作物在形态、生理和分子水平上进化出一系列巧妙的策略，以提高其对磷素的获取效率和利用效率[13-14]。例如，根系形态构建、有机酸分泌和根际微生物共生性状[15-16]，缺磷还可以通过调控磷转运蛋白的转录水平增强植物对磷的吸收和转运过程[17]，此外，叶片中花青素的积累和糖脂以及亚脂类的合成也是植物对磷胁迫的重要响应。
3、作物中广泛存在的遗传变异是作物不断进化的动力，为人类改良作物性状、培育优良品种提供了重要的选择基础。在长期的高肥作物栽培和育种过程中，对养分限制耐受性好的作物品种往往由于产量潜力不足而被淘汰[18]。大麦是人类最早驯化的作物之一，考古研究发现栽培大麦最早由其野生祖先hordeum spontanum在一万年前的新月肥沃地被驯化而来。经过长期的栽培和选择性育种，使得大麦具有广泛的地理分布和丰富的历史重组和突变，进而显示出巨大的表型变异多样性[19]。在过去的十几年内，大麦在谷物生产中的产量和地位没有显著改变，世界上大部分大麦仍然是在玉米、水稻、小麦等作物不能很好生长的地区生产的，与其他谷类作物相比，大麦对贫瘠环境具有更强的适应性，有学者还将大麦作为解析作物营养缺乏耐受机制的理想模式作物[20]。由于大麦相对简单的二倍体基因组(2n＝2x＝14)以及与小麦族其他物种具有较近的亲缘关系，大麦也被认为是研究小麦族物种的模式作物[21]。特别是，近年来大麦高质量参考基因组的释放开启了大麦基因组学的新时代[22]。因此，进行大麦耐低磷机制研究与磷高效利用基因的挖掘，不仅有利于大麦磷高效育种，也将为其他谷类作物磷高效利用提供参考。现有技术存在的问题：现有技术中未见大麦磷高效hvsina2基因及该基因相关应用的报道。
技术实现思路
1、本发明要解决的关键技术问题在于提供大麦磷高效hvsina2基因及其响应低磷胁迫方面的应用。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
2、1.大麦磷高效利用基因hvsina2，所述hvsina2的转录本全长序列如seq id no：1所示，其中cds区为262-1167bp。
3、2.拟南芥磷高效利用基因atsina2，所述atsina2的转录本全长序列如seq id no：2所示。
4、3.大麦磷高效利用基因hvsina2的筛选方法，所述方法包括：(1)sina基因家族成员鉴定；(2)家族成员序列和结构特征分析；(3)sina家族成员的进化分析；(4)基因表达特征分析。
5、4.大麦磷高效利用基因hvsina2的克隆和亚细胞定位载体构建方法，所述方法包括：(1)供试材料和试剂的准备；(2)rna提取与cdna的合成；(3)hvsina2基因的克隆；(4)构建亚细胞定位载体。
6、5.大麦磷高效利用基因hvsina2基因功能验证方法，所述方法包括：(1)hvsina2的亚细胞定位；(2)拟南芥同源突变体sinat2的耐低磷性分析。
7、6.大麦hvsina2基因在响应低磷胁迫时发挥负调控作用，即过表达大麦hvsina2基因下调低磷胁迫耐受能力，干扰大麦hvsina2基因表达上调低磷胁迫耐受能力。
8、7.拟南芥sinat2基因在响应低磷胁迫时发挥负调控作用，即过表达sina2基因下调低磷胁迫耐受能力，干扰sina2基因表达上调低磷胁迫耐受能力。
9、有益效果：本发明通过大麦sina基因家族分析获得大麦磷高效基因hvsina2，并对该基因进行克隆，进一步通过构建亚细胞定位载体，在拟南芥和烟草中进行亚细胞定位发现hvsina2主要在细胞核中表达；根据低磷胁迫下拟南芥同源突变体sinat2的表型检测结果发现大麦hvsina2是响应低磷胁迫的负调控因子。
1.大麦磷高效利用基因hvsina2，其特征在于，所述hvsina2的转录本全长序列如seqid no：1所示，其中cds区为262-1167bp。
2.拟南芥磷高效利用基因atsina2，其特征在于，所述atsina2的转录本全长序列如seqid no：2所示。
3.大麦磷高效利用基因hvsina2的筛选方法，其特征在于，所述方法包括：(1)sina基因家族成员鉴定；(2)家族成员序列和结构特征分析；(3)sina家族成员的进化分析；(4)基因表达特征分析。
4.大麦磷高效利用基因hvsina2的克隆和亚细胞定位载体构建方法，其特征在于，所述方法包括：(1)供试材料和试剂的准备；(2)rna提取与cdna的合成；(3)hvsina2基因的克隆；(4)构建亚细胞定位载体。
5.大麦磷高效利用基因hvsina2基因功能验证方法，其特征在于，所述方法包括：(1)hvsina2的亚细胞定位；(2)拟南芥同源突变体sinat2的耐低磷性分析。
6.大麦hvsina2基因在响应低磷胁迫时发挥负调控作用的应用，其特征在于，过表达大麦hvsina2基因下调低磷胁迫耐受能力，干扰大麦hvsina2基因表达上调低磷胁迫耐受能力。
7.拟南芥sinat2基因在响应低磷胁迫时发挥负调控作用的应用，其特征在于，过表达sina2基因下调低磷胁迫耐受能力，干扰sina2基因表达上调低磷胁迫耐受能力。
