本发明专利技术公开了桑树钾离子通道相关基因MaKCO5及其应用，所述基因的序列为SEQ ID NO.1，所述基因编码的蛋白序列为SEQ ID NO.2。本发明专利技术所述桑树钾离子通道相关基因MaKCO5的克隆完善了桑树基因组数据库；本发明专利技术所述桑树钾离子通道相关基因MaKCO5及其编码的蛋白可作为桑树处于的钾浓度和/或非生物胁迫条件的标志物。
Potassium ion channel related gene MaKCO5 in mulberry and its application
The present invention discloses the potassium ion channel related gene MaKCO5 of the mulberry tree and its application. The sequence of the gene is SEQ ID NO.1, and the gene encoding protein sequence is SEQ ID NO.2. The cloning of the potassium ion channel related gene MaKCO5 of the mulberry tree has perfected the mulberry genome database, and the potassium channel related gene MaKCO5 of the mulberry tree and the protein encoded in the mulberry can be used as a marker for the potassium concentration and / or abiotic stress conditions in the mulberry tree.
【技术实现步骤摘要】
桑树钾离子通道相关基因MaKCO5及其应用
本专利技术属于植物基因工程领域，涉及一种标志物及其应用，具体为桑树钾离子通道相关基因MaKCO5及其应用。
技术介绍
钾是植物生长发育所必需的大量元素之一,而且也是唯一一种植物所需的以较高浓度存在的阳离子,占植物总干重的10％左右。钾作为一种大量元素,参与植物体很多重要的生理功能,如植物的氮代谢、脂肪的代谢及蛋白的合成、渗透调节、中和阴离子的负电荷、控制细胞膜的极化等等。钾在植物中几乎都呈离子状态，部分在细胞质中处于吸附状态。为了适应土壤中不断变化的钾离子含量及应付其它形式的胁迫，植物必须在整体水平和细胞水平上严格控制钾离子的转运。离子通道中，K+通道是最庞大的家族，根据不同的标准可分为不同的类别。从生物学角度，依据结构和功能的不同K+通道可分为三大类:Shaker家族通道、KCO通道和其他通道。KCO通道即钾通道(K+channel)、钙激活的(Ca2+activated)和外向整流(outward-rectifying)的缩写，是1997年通过基因数据库搜索动物K+通道新的植物对应物时所鉴定。植物KCO通道可分为具有4个TMS、2个孔道区域的KCO-2P亚族和2个TMS、1个孔道区域的KCO-1P亚族两类。KCO通道不具有电压感受器功能的TMS,在孔道区有K+高通透性的特征基序。推测多数KCO在胞质侧的C末端有Ca2+结合位点-EF手型结构域(EFhandmotif)。在功能方面,KCO钾通道可能均为外向整流钾通道。但最近的研究表明,该家族中的某些成员并不行使外向整流通道的功能(如AtKCO4),因此这个家族又命名为孔连续的通道(tandem-poreK+,TPK),EF手型结构域的存在是植物KCO通道的一个独特特点。目前，KCO通道已有广泛研究，在拟南芥中,KCO-2P家族具有5个成员(KCO1、KCO2、KCO4、KCO5和KCO6),而KCO-1P家族只有一个成员(KCO3)，其中只有KCO1得到了鉴定。KCO1是Czempinski等从植物细胞中筛选出的具有外向性K+转运作用的第一个K+通道蛋白,也是从拟南芥中鉴定出来的第一个两孔钾通道。它是以Shaker通道的P结构域的保守序列为探针,从拟南芥的EST数据库中筛选出的。KCO1是一种新型K+通道,它具有2个P结构域、4个跨膜结构域(片段)。异源表达表明,KCO1能够向外转运K+并且依赖于胞质中的Ca2+,随后证实KCO1中能够结合Ca2+的EF模体存在C末端。KCO1在整个植株中都有表达,不仅能在叶片和花中表达,也能在幼苗中表达,但表达较低。Fox和Guerinot在亚细胞水平上,把它被定位在液泡膜上,调查表明KCO1失活只对叶肉外向整流缓慢液泡离子流有贡献,而对快速液泡离子流没有影响。在拟南芥KCO/TPK家族中,AtKCO1及AtKCO6在根及叶中有强烈的表达,AtTPK4在质膜上发挥功能,它可能在花粉管生长过程中参与K+及膜电位平衡的调节,最近克隆出的该类通道基因有:雨树的SPOCK1,马铃薯的StKCO1α和StKCO1β等。不同钾条件下，MaKCO5基因的转录水平均有变化。同种钾源不同浓度，同种浓度不同钾源，对植物生长与发育都有一定影响。非生物胁迫干旱、低温和高盐的条件下，MaKCO5基因的相对表达量也均有不同程度的变化。我国是桑树的起源中心，种质资源极为丰富。经过桑树种质资源及育种工作者几十年的努力，现在全国已收集保存有近3000份桑树种质资源，其中不少资源都具有果用价值、药用价值、经济价值等。植物营养性状一般是多基因控制的数量性状，其遗传机制采用传统的方式很难研究，而应用分子标记技术并利用有关分子图谱则可以对这些复杂的数量性状进行比较方便的研究。由于起步较晚，分子标记技术在植物营养性状中的应用还不太普遍，主要集中在植物耐低养分胁迫和耐矿质元素毒害等几方面。探讨植物对钾的吸收利用，前人主要从植物对钾的吸收及利用差异，植物对钾吸收效率的遗传特性和植物对钾高效基因型筛选三方面进行探讨，充分利用标记钾相关基因及非生物胁迫下的标记物进行研究。为充分利用植物对环境的遗传多样性开展钾高效植物基因型筛选，解决我国钾素缺乏问题提供参考。
技术实现思路
解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，本专利技术采用已克隆得到的鲁桑品种(Morusmulticaulis)育71-1MaKCO5基因序列，通过生物信息学分析其序列特征，同时，利用荧光定量PCR的方法检测了MaKCO5在干旱、高盐和低温胁迫条件下和不同钾处理下的转录水平的变化规律。通过对该基因的研究，使我们从分子水平了解到桑树MaKCO5基因在不同钾及胁迫条件下的表达情况，从而获得一种能够标记桑树处于的钾浓度和/或非生物胁迫条件的标志物。技术方案：桑树钾离子通道相关基因MaKCO5，所述基因的序列为SEQIDNO.1。桑树钾离子通道相关基因MaKCO5编码的蛋白，所述蛋白序列为SEQIDNO.2。所述桑树钾离子通道相关基因MaKCO5在标记桑树处于的钾浓度和/或非生物胁迫条件中的应用。所述桑树钾离子通道相关基因MaKCO5编码的蛋白在标记桑树处于的钾浓度和/或非生物胁迫条件中的应用。优选的，所述钾浓度为300μM～30mM。优选的，所述非生物胁迫为干旱、高盐和/或低温。有益效果：(1)本专利技术所述桑树钾离子通道相关基因MaKCO5的克隆完善了桑树基因组数据库；(2)本专利技术所述桑树钾离子通道相关基因MaKCO5及其编码的蛋白可作为桑树处于的钾浓度和/或非生物胁迫条件的标志物。附图说明图1是桑树钾离子通道相关基因的扩增结果图；其中，M为2000bpDNA分子量标记1为RT-PCR产物；图2是桑树钾离子通道相关基因推导的氨基酸序列保守区预测软件截图；图3是定量RT-PCR检测MaKCO5基因在干旱胁迫下桑苗嫩叶中的相对表达量图；图4是定量RT-PCR检测MaKCO5基因在高盐胁迫下桑苗嫩叶中的相对表达量图；图5是定量RT-PCR检测MaKCO5基因在低温胁迫下桑苗嫩叶中的相对表达量图；图6是定量RT-PCR检测MaKCO5基因在不同钾处理下桑苗嫩叶中的相对表达量图；图7是定量RT-PCR检测MaKCO5基因在低钾处理下桑苗嫩叶中的相对表达量图。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例11.桑树钾离子通道相关基因MaKCO5的克隆供试桑树品种为鲁桑品种(Morusmulticaulis)育71-1苗，保存于中国农业科学院蚕业研究所国家种质镇江桑树圃。利用已获得的包含桑树钾离子通道相关基因MaKCO5基因cDNA片段的ESTs序列，设计引物，并加以验证，引物序列如下：SEQIDNO.3，MaKCO5-F:5'-ATGGAAGATGAGCCTTTTCTC-3'；SEQIDNO.4，MaKCO5-R:5'-TCAAAGAATAGAATTTCCAACTTTTTG-3'；根据已获得的基因序列设计进行荧光定量分析的引物，引物序列如下：SEQIDNO.5，qMaKCO5本文档来自技高网...
【技术保护点】
桑树钾离子通道相关基因MaKCO5，其特征在于，所述基因的序列为SEQ ID NO.1。
【技术特征摘要】
1.桑树钾离子通道相关基因MaKCO5，其特征在于，所述基因的序列为SEQIDNO.1。2.桑树钾离子通道相关基因MaKCO5编码的蛋白，其特征在于，所述蛋白序列为SEQIDNO.2。3.权利要求1所述桑树钾离子通道相关基因MaKCO5在标记桑树处于的钾浓度和/或非生物胁迫条件中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵卫国，陈丹丹，李荣芳，李瑞雪，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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