一种与植物抗逆性相关蛋白TaWrky48及其编码基因与应用_2

文档序号:9318776阅读:来源:国知局
译起始区域可以来自转录起始区域或结构基 因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选,可对所用植物表达载体进行加工, 如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光 素酶基因等)、抗生素的标记基因(如赋予对卡那霉素和相关抗生素抗性的nptll基因,赋 予对除草剂膦丝菌素抗性的bar基因,赋予对抗生素潮霉素抗性的hph基因,和赋予对氨甲 喋呤抗性的dhfr基因,赋予对草甘磷抗性的EPSPS基因)或是抗化学试剂标记基因等(如 抗除莠剂基因)、提供代谢甘露糖能力的甘露糖-6-磷酸异构酶基因。从转基因植物的安全 性考虑,可不加任何选择性标记基因,直接以逆境筛选转化植株。
[0051] 上述生物材料中,所述载体可为质粒、黏粒、噬菌体或病毒载体。
[0052] 上述生物材料中,所述微生物可为酵母、细菌、藻或真菌,如农杆菌。
[0053] 上述生物材料中,所述转基因植物细胞系、转基因植物组织和转基因植物器官均 不包括繁殖材料。
[0054] 在本发明的一个实施方式中,TaWrky48蛋白的编码基因(即序列表中序列1所示 的核苷酸)通过含有TaWrky48蛋白的编码基因的表达盒的重组载体 PCUbil390-TaWrky48 导入农杆菌EHA105中。所述重组载体PCUbil390-TaWrky48为将序列表中序列1所示的 DNA分子通过LR反应重组到pCUbi 1390载体上得到的载体,重组载体pCUbi 1390-TaWrky48 表达TaWrky48蛋白。
[0055] 为解决上述技术问题,本发明还提供了上述TaWrky48蛋白或与上述TaWrky48蛋 白相关的生物材料的用途。
[0056] 本发明提供了上述TaWrky48蛋白或与上述TaWrky48蛋白相关的生物材料在调控 植物抗逆性中的应用;
[0057] 本发明还提供了上述TaWrky48蛋白或与上述TaWrky48蛋白相关的生物材料在培 育抗逆性转基因植物中的应用。
[0058] 上述应用中,所述调控植物抗逆性为提高植物抗逆性。
[0059] 上述应用中,所述抗逆性为抗旱性和/或抗盐性。
[0060] 上述应用中,所述植物可为单子叶植物和/或双子叶植物;所述单子叶植物具体 可为水稻(日本晴Nipponbare)。
[0061] 为了解决上述技术问题,本发明最后提供了一种培育抗逆性提高的转基因植物的 方法。
[0062] 本发明提供的一种培育抗逆性提高的转基因植物的方法包括将上述TaWrky48蛋 白的编码基因导入受体植物中,得到转基因植物的步骤;所述转基因植物抗逆性高于所述 受体植物。
[0063] 上述方法中,所述TaWrky48蛋白的编码基因的核苷酸序列是序列表中序列1所示 的DNA分子。
[0064] 上述方法中,所述抗逆性为抗旱性和/或抗盐性,所述抗旱性和/或抗盐性具体可 体现为在干旱或者盐胁迫下,与受体植物相比:(1)转基因植物比受体植物的生长状况好; (2)转基因植物比受体植物的幼苗存活率高;(3)转基因植物比受体植物的幼苗萎蔫率低; (4)转基因植物比受体植物的丙二醛含量低。
[0065] 上述方法中,所述受体植物可为单子叶植物和/或双子叶植物;所述单子叶植物 为水稻(日本晴Nipponbare) 〇
[0066] 在本发明的实施例中,TaWrky48蛋白的编码基因(即序列表中序列1所示的核苷 酸)通过含有TaWrky48蛋白的编码基因的表达盒的重组载体 PCUbil390-TaWrky48导入农 杆菌EHA105中。所述重组载体pCUbil390-TaWrky48为将序列表中序列1所示的DNA分 子通过LR反应重组到pCUbil390载体上得到的载体,重组载体 PCUbil390-TaWrky48表达 TaWrky48 蛋白。
[0067] 上述方法中,所述TaWrky48基因可先进行如下修饰,再导入受体植物中,以达到 更好的表达效果:
[0068] 1)根据实际需要进行修饰和优化,以使基因高效表达;例如,可根据受体植物所 偏爱的密码子,在保持本发明所述TaWrky48基因的氨基酸序列的同时改变其密码子以符 合植物偏爱性;优化过程中,最好能使优化后的编码序列中保持一定的GC含量,以最好地 实现植物中导入基因的高水平表达,其中GC含量可为35%、多于45%、多于50 %或多于约 60% ;
[0069] 2)修饰邻近起始甲硫氨酸的基因序列,以使翻译有效起始;例如,利用在植物中 已知的有效的序列进行修饰;
[0070] 3)与各种植物表达的启动子连接,以利于其在植物中的表达;所述启动子可包括 组成型、诱导型、时序调节、发育调节、化学调节、组织优选和组织特异性启动子;启动子的 选择将随着表达时间和空间需要而变化,而且也取决于靶物种;例如组织或器官的特异性 表达启动子,根据需要受体在发育的什么时期而定;尽管证明了来源于双子叶植物的许多 启动子在单子叶植物中是可起作用的,反之亦然,但是理想地,选择双子叶植物启动子用于 双子叶植物中的表达,单子叶植物的启动子用于单子叶植物中的表达;
[0071] 4)与适合的转录终止子连接,也可以提高本发明基因的表达效率;例如来源于 CaMV的tml,来源于rbcS的E9 ;任何已知在植物中起作用的可得到的终止子都可以与本发 明基因进行连接;
[0072] 5)引入增强子序列,如内含子序列(例如来源于Adhl和bronzel)和病毒前导序 列(例如来源于TMV,MCMV和AMV)。
[0073] 所述TaWrky48基因重组表达载体可通过使用Ti质粒,植物病毒栽体,直接DNA转 化,微注射,电穿孔等常规生物技术方法导入植物细胞。
[0074] 上述方法中,所述转基因植物理解为不仅包含将所述TaWrky48基因转化目的植 物得到的第一代转基因植物,也包括其子代。对于转基因植物,可以在该物种中繁殖该基 因,也可用常规育种技术将该基因转移进入相同物种的其它品种,特别包括商业品种中。所 述转基因植物包括种子、愈伤组织、完整植株和细胞。
[0075] 扩增编码上述TaWrky48蛋白的核酸分子全长或其片段的引物对也属于本发明的 保护范围。
[0076] 本发明从小麦中发现了具有显著抗逆境能力的小麦转录因子TaWrky48蛋白。将 TaWrky48基因导入野生型水稻(日本晴)的实验可以证明:在盐胁迫下,T2代转TaWrky48 基因植株的生长状况好于野生型、丙二醛含量低于野生型;在干旱胁迫下,T2代转TaWrky48 基因植株的幼苗存活率高于野生型、幼苗萎蔫率低于野生型。说明本发明提供的TaWrky48 基因与其编码的蛋白能够显著提高水稻的抗旱性,对培育抗逆水稻新品种,特别是培育抗 旱水稻具有重要的理论及实际意义。
【附图说明】
[0077] 图1为植物过表达载体pCUbi 1390的结构图。
[0078] 图2为T2代转TaWrky48水稻株系的分子鉴定。其中,图2a为T 2代转TaWrky48 水稻株系的PCR检测,其中,P为pCUbi 1390质粒,NT为转空载体植株,1-6为6个T2代转 TaWrky48水稻株系;图2b为4个T 2代转TaWrky48水稻株系的RT-PCR表达分析,其中, Actinl为对照,NT为转空载体植株,2-5为4个T 2代转TaWrky48水稻株系。
[0079] 图3为T2代转TaWrky48水稻株系在盐胁迫处理前后的生长状况。左边为盐胁迫 处理前(NaCl 0 day)的生长状况;右边为盐胁迫处理10天后(NaCl 10 day)的生长状况。 其中,TaWrky48-2、TaWrky48-3、TaWrky48-4 均为 1~2代转 TaWrky48 水稻株系,Ctrl 为转空 载体植株。
[0080] 图4为干旱处理后T2代转TaWrky48水稻株系的幼苗存活率的统计结果。其中, TaWrky48-2、TaWrky48-3、TaWrky48-4 均为 1~2代转 TaWrky48 水稻株系,Ctrl 为转空载体植 株。
[0081] 图5为干旱处理20天后T2代转TaWrky48水稻株系的幼苗萎蔫率的统计结果。其 中,TaWrky48-2、TaWrky48-3 和 TaWrky48-4 均为 1~2代转 TaWrky48 水稻株系;Ctrl 为转空 载体植株。
[0082] 图6为NaCl处理前后T2代转TaWrky48水稻株系的丙二醛含量的测定结果。其 中,TaWrky48-2、TaWrky48-3、TaWrky48-4 为 1~2代转 TaWrky48 水稻株系;Ctrl 为转空载体 植株。
【具体实施方式】
[0083] 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。
[0084] 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。
[0085] 下述实施例中的小麦品种中国春在文献""中国春"小麦的历史,作物学报。"中公 开过,公众可从中国农业科学院生物技术研究所获得。
[0086] 下述实施例中的水稻品种日本晴Nipponbare在文献"Zou, 2011 [Leaf rolling controlled
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