植物耐逆性相关蛋白GmNF-YC17及其编码基因和应用_2

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AGCAATCTATAGTTTCCACC-3'。
[0035] GmNF-YC17-121F :5'-TCCCCCGGGATGAGACAAGCTGGTGCATA-3' ;
[0036] GmNF-YC17-121R :5'-GACTAGTAGAGCAATCTATAGTTTCCACC-3'。
[0037] 上述的蛋白质、上述的DNA分子或上述的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组 菌在调节植物耐逆性中的应用也是本发明保护的范围。
[0038] 上述应用中,所述耐逆性为耐旱性;
[0039] 上述调节植物耐逆性为提高植物耐旱性。
[0040] 所述植物为双子叶植物或单子叶植物;所述双子叶植物具体为拟南芥。
[0041] 本发明的另一个目的是提供一种培育转基因植物的方法。
[0042] 本发明提供的方法,是将上述DNA分子导入目的植物中,得到耐逆性高于所述目 的植物的转基因植物。
[0043] 上述方法中,上述DNA分子通过上述重组载体导入所述目的植物;
[0044] 所述耐逆性为耐旱性;
[0045] 所述耐旱性体现在如下1)或2):
[0046] 1)在PEG胁迫下,所述转基因植物种子的萌发率高于所述目的植物;
[0047] 2)在PEG胁迫下,所述转基因植物主根长度大于所述目的植物。
[0048] 所述目的植物为双子叶植物或单子叶植物;所述双子叶植物具体为拟南芥。
[0049] 上述蛋白作为转录因子的应用也是本发明保护的范围。
[0050] 本发明的实验证明,本发明从大豆中克隆得到基因 GmNF-YC17,在干旱、乙烯和油 菜素内酯的诱导下表达,编码的蛋白定位到细胞核中,并且可以特异的调控含有CCAAT-box 顺式元件(核心序列:CCAAT)的基因的转录表达,且本发明的GmNF-YC17可以提高植物的耐 旱性,为人为控制抗逆和耐逆相关基因的表达提供了基础,将在培育抗逆性和耐逆性增强 的植物育种中发挥重要的作用。
【附图说明】
[0051] 图1为GmNF-YC17与拟南芥氨基酸AtNF-YCl氨基酸序列的同源性比对结果
[0052] 图2为GmNF_YC17受胁迫诱导表达的荧光实时定量(Real-time) PCR图谱
[0053] 图3为酵母单杂交系统证明转录因子体内结合特异性和激活特性的原理示意图
[0054] 图4为分子检测在转基因拟南芥中的目的基因
[0055] 图5为野生型和转基因拟南芥抗旱萌发率比较
[0056] 图6为野生型和转基因拟南芥抗旱性比较
【具体实施方式】
[0057] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
[0058] 下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
[0059] 下述实施例中的%,如无特殊说明,均为质量百分含量。以下实施例中的定量试验, 均设置三次重复实验,结果取平均值。
[0060] 实施例1、基因 GmNF-YC17的获得
[0061] 一、基因 GmNF-YA 15 的获得
[0062] 将水培的生长10天左右的大豆铁丰8号(国家种质资源库,编号ZM242 ;记载在如 下文献中:王彩洁,孙石,吴宝美,常汝镇,韩天富.20世纪40年代以来中国大面积种植大 豆品种的系谱分析。中国油料作物学报。2013,35(3):246 - 252,公众可从中国农业科学 院作物科学研究所获得)四叶期幼苗干旱处理2小时,用液氮速冻,-80°C保存备用。采用 Quikprep Micro mRNA Purification Kit (Pharmacia)进行 mRNA 的分离。第一链 cDNA 合 成用反转录酶XL (AMV)。采用SMART法合成ds cDNA,PCR产物进行1. 0%琼脂糖凝胶电泳 检测。
[0063] 通过5' RACE和3' RACE的方法获得大豆CCAAT-box的核转录因子C族基因全长 序列序列表中的序列2。
[0064] 该序列表中序列2所示的基因命名为GmNF_YC17,其开放阅读框架为自序列表的 序列2的5'端第1位到372位核苷酸,该基因编码的蛋白命名为GmNF-YC17,该蛋白的氨 基酸序列为序列表中的序列1,序列1由123个氨基酸残基组成,具有保守的组蛋白折叠基 序。
[0065] 上述序列2也可以通过人工合成。
[0066] GmNF-YC17的序列在Genabnk上进行比对,与拟南芥中的蛋白AtNF-YCl具有较高 同源性(图1),而在大豆中未发现同源蛋白,证明GmNF-YC17蛋白是一个新的蛋白。
[0067] 二、实时荧光定量PCR分析GmNF-YC17的表达特性
[0068] 1、胁迫处理
[0069] 苗龄为10天的铁丰8号幼苗,进行以下处理:
[0070] (1)干旱处理(图2A):将盆栽的大豆幼苗取出吸干根上的水分,置于干燥的滤 纸上,干旱培养30分钟、1小时、2小时、5小时、12小时、24小时后取出材料,用液氮速 冻,-80°C保存备用。
[0071] (2)盐渍处理(图2B):将大豆幼苗置于200mM的由NaCl溶液中,光照培养30分 钟、1小时、2小时、4小时、6小时、12小时、24小时后分别取出材料,用液氮速冻,-80°C保存 备用。
[0072] (3)脱落酸处理(图2C):将大豆幼苗置于100 μ M的脱落酸(ΑΒΑ)溶液中,光照培 养30分钟、1小时、2小时、5小时、12小时、24小时后分别取出并用液氮速冻,-80°C保存备 用。
[0073] (4)乙烯处理(图2D):大豆幼苗置于100 μ M乙烯前体1-氨基环丙烷-1-羧酸 (ACC)的溶液中,光照培养30分钟、1小时、2小时、5小时、12小时、24小时后分别取出并用 液氮速冻,-80 °C保存备用。
[0074] (5)油菜素内酯(BR)处理(图2E):将大豆幼苗置于50μ M的BR溶液中,光照培养 30分钟、1小时、2小时、5小时、12小时、24小时后分别取出材料,用液氮速冻后一 80°C保存 备用。
[0075] (6)氧化处理(图2F):将大豆幼苗置于30mM的双氧水(H202)溶液中,光照培养30 分钟、1小时、2小时、5小时、12小时、24小时后分别取出并用液氮速冻,-80°C保存备用。
[0076] (7)对照的处理:直接取未经任何处理的大豆幼苗_80°C冻存作为对照(0小时)。
[0077] 2、mRNA 的分离
[0078] 将上述各处理的大豆幼苗米用Quikprep Micro mRNA Purif ication Kit (Pharmacia)进行 mRNA 的分离。
[0079] 3、反转录为cDNA
[0080] 将纯化的mRNA反转录为cDNA。
[0081] 4、实时荧光定量PCR
[0082] 将cDNA稀释50倍后用作Q-RT-PCR的模板。用基因3'端非编码区的特异引物对 (F:5, -TGTGGTGGGGTATCAGGAA-3',R:5' -CAGAACTGGAAACCAAAGTGA-3')对样品进行 Q-RT-PCR 扩增,分析基因对各种处理的应答情况,以actin(F:5'-CGGTGGTTCTATCTTGGCATC-3',R:5'_ GTCTTTCGCTTCAATAACCCTA-3')做内参。Q-RT-PCR 在 ABI PRISM? 7000 实时荧光定量 PCR 仪 上进行,一次平行试验设3次重复。利用Livak KJ和Schmittgen TD (2001)报道的方法, 即计算相对表达量。
[0083] A A C1T ( Ct. Target Ct. Actin) Time x ^ ^T. Target ^T. Actin^ TimeO
[0084] Time x表示任意时间点,Timetl表示经actin校正后I倍量的目标基因表达。
[0085] 结果见图2,可以看出GmNF-YC17对干旱,盐渍,氧化胁迫,脱落酸,乙烯和油菜素 内酯有不同程度的响应。
[0086] 实施例2、GmNF-YC17作为转录因子中的应用
[0087] 用酵母单杂交系统证明转录因子的激活特性的主要原理如图3所示,将CCAAT顺 式作用元件和突变体CCAAT顺式作用元件分别构建到pHISi-Ι载体和pLacZi载体的基 本启动子Pmin (minimal promoter)上游,Pmin启动子下游连接报道基因(His3、LacZ和 URA3)。当连接有编码转录因子的目的基因的表达载体YEP-GAP (不含激活功能)分别转化 到连有CCAAT顺式作用元件和突变体CCAAT顺式作用元件的酵母细胞后,如果连有突变体 CCAAT顺式作用元件的酵母细胞中的报道基因不能表达,而连有特定的CCAAT顺式作用元 件的酵母细胞中的报道基因能够表达,说明该转录因子能与CCAAT顺式作用元件结合,且 具有激活功能,激活了 Pmin启动子,促使报道基因表达。从而证明了目的转录因子的体内 结合特异性和激活功能。
[0088] 表达载体YEP-GAP:中国农业科学院作物科学研究所保证向公众提供;参考文 献 Liu Q, Kasuga M, Sakuma Υ, Abe Η, Miura S, Yamaguchi-Shinozaki Κ, Shinozaki Κ. Two transcription factors, DREBland DREB2, with an EREBP/AP2DNA binding domain separate two cellular signal transduction pathways in drought-and low-temperature-responsive gene expression, respectively, in Arabidopsis, Plant Celll998Aug;10(8):1391-1406。
[0089] Yro液体培养基:细菌培养用酵母抽提物(BactO-Yeast Extract) 10g/L,细菌培 养用胰化蛋白胨(Bacto-Peptone) 20g/L,调节pH至5. 8,121°C /15min灭菌,降至60°C以 后加入40 %的Glucose,使其终浓度为20g/L。
[0090] SD/HisYUraVTrp-选择性培养基:不含氨基酸的酵母氮源(Yeast nitrogen base) 6.7g/L,营养缺陷型混合物(drop-out media without His/Ura/Trp) 100ml,琼脂粉 (Bacteriological agar)20g/L,调节 pH 至 5
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