玉米OXS2a基因、其编码蛋白及应用制造技术

本发明专利技术公开了玉米OXS2家族中的OXS2a基因、其编码蛋白及应用。玉米OXS2a的氨基酸序列如SED ID NO.2所示，其编码基因如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术所克隆到的玉米OXS2a可以被高温所诱导。酵母抗性检测表明，这个基因的异源表达可增强酵母抗氧化剂二酰胺的能力。当该基因在拟南芥中大量表达时，可以增强拟南芥抗高温的能力。因此，该基因具有极大的潜力应用于培育具有抗高温的转基因作物中，从而提高粮食作物的产量。

OXS2a Gene, Its Encoding Protein and Its Application in Maize

The invention discloses the OXS2a gene in the maize OXS2 family, its coding protein and application. The amino acid sequence of OXS2a in maize is shown in SED ID NO.2 and its coding gene is shown in SEQ ID NO.1. The cloned corn OXS2a can be induced by high temperature. Yeast resistance test showed that heterologous expression of this gene could enhance the ability of yeast antioxidant diamide. When the gene is expressed in large quantities in Arabidopsis thaliana, it can enhance the ability of high temperature resistance in Arabidopsis thaliana. Therefore, the gene has great potential to be used in the cultivation of genetically modified crops with high temperature resistance, so as to improve the yield of food crops.

【技术实现步骤摘要】
玉米OXS2a基因、其编码蛋白及应用
本专利技术属于分子生物学领域，具体涉及玉米OXS2a基因、其编码蛋白及应用。
技术介绍
全球气候变暖，导致我国许多作物产区气温逐年升高。在干燥的季节夜间气温每升高1℃将导致水稻籽粒产量下降10％。小麦、玉米和大麦等主要农作物的产量也受全球气候变暖的严重影响。气温的升高影响作物的育性及结实率，导致作物产量下降；同时影响物质的积累，导致有机物积累比例发生变化，影响到作物品质。不同作物的不同生长阶段对气温有不同需求。气温的升高，一方面可能导致作物生长期变长，尤其在营养充足的条件下增加灌浆期，减缓衰老并增加作物产量；但另一方面，气温上升也可能在作物生长关键时期造成热胁迫并同时加重干旱胁迫，从而导致作物减产。植物在高温胁迫下生物膜会遭到破坏，蛋白质发生变性，进而引起植物饥饿、氨毒害等间接危害。玉米(学名：Zeamays)为重要的粮食和工业原料作物，近年其播种面积约1亿多亩，是全世界总产量最高的粮食作物。我国是世界第二大玉米生产国，也是第二大玉米消费国。随着科技的进步，玉米深加工被广泛应用于食品工业，医药工业和化学工业，具有广阔的应用前景。然而，随着全球气候变暖，环境污染问题的日益凸显，玉米等农作物在生长发育过程中所受到的各种生物胁迫及非生物胁迫不断增多，其品质、产量等倍受影响。所以，研究玉米中的抗性基因及其功能，对于改善玉米以及其他粮食作物的品质和产量具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开了玉米OXS2a基因、其编码蛋白及应用。本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术所采取的技术方案是：玉米OXS2a蛋白，其含有如下(1)和(2)任一项所示的氨基酸序列：(1)SEQIDNO.2所示的氨基酸序列(2)SEQIDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个氨基酸和/或末端修饰后且具有提高植物抗逆功能的序列。编码权利要求1所述玉米OXS2a蛋白的基因。含有权利要求2所述基因序列的重组载体、重组菌或转基因细胞系、转基因植物株系。玉米OXS2a蛋白、其编码基因在培育抗逆植物中的应用。一种抗逆植物的培育方法，包括将OXS2a蛋白的基因转入受体植物中，得到转基因植物；转基因植物与受体植物相比，其对高温胁迫的抗性提高。本专利技术的有益效果是：本专利技术在玉米种克隆了OXS2家族中的OXS2a基因。这个基因的表达受高温胁迫的诱导。当它在拟南芥中大量表达时，可以特异性地增强拟南芥抗高温的能力。因此，这个基因将具有极大的潜力应用于培育具有抗高温的转基因作物中，从而提高粮食作物的产量和品质。附图说明图1为ZmOXS2a基因PCR产物的1％的琼脂糖凝胶电泳图。图2为玉米种ZmOXS2a的基因结构示意图；其中，268～373之间长方形为ANKYRIN重复序列；820～958之间长方形为锌指结构域；黑色直线部分为AT3片段；蛋白编码区中并不存在内含子；数字表示从转录起始位点开始的DNA基因组位置。图3为滴板检测ZmOXS2a在粟酒裂殖酵母中的组成型表达，其中用转化空载体的酵母作为负对照，三角形表示，浓度依次十倍稀释。图4拟南芥种子种植在1/2MS培养基正常条件培养10天，转移至37℃高温处理6天，接着正常生长条件恢复6天后的表型，其中line1、line2和line3为三个独立的转基因株系。图5拟南芥种子种植在1/2MS培养基正常条件培养10天，转移至37℃高温处理6天，接着正常生长条件恢复6天后统计的存活率；图6为拟南芥种子种植在1/2MS培养基正常条件培养10天，转移至37℃高温处理6天，接着正常生长条件恢复6天后地上部分的叶绿素a和b含量。图7为拟南芥种子种植在1/2MS培养基正常条件培养10天，转移至37℃高温处理6天，接着正常生长条件恢复6天后地上部分的类胡萝卜素的含量。图8拟南芥种子种植在1/2MS培养基正常条件培养10天，转移至37℃高温处理6天，接着正常生长条件恢复6天后通过测定地上部分离子外泄情况后所得到的膜系统损伤比率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不局限于此。以下实施例中所采用的分子生物学实验技术包括PCR扩增、质粒提取、质粒转化、DNA片段连接、酶切、凝胶电泳等，如无特殊说明，通常按照常规方法操作，具体可参见《分子克隆实验指南》(第三版)(SambrookJ,RussellDW,JanssenK,ArgentineJ.黄培堂等译，2002，北京：科学出版社)，或按照制造厂商建议的条件。一、材料与方法1、生物材料与处理：本实验采用的玉米品种为基因组序列已测通的科研品种B73。野生型拟南芥(Arabidopsisthaliana)采用Columbia(Col-0)生态型。本实验基因的克隆采用B73。玉米种子用1比10的次氯酸钠消毒两次共10分钟，再用无菌水洗5次共五分钟，种于湿润的珍珠岩中进行萌发。生长条件：22℃，16/8光周期。5天后玉米种子萌发成3-5cm左右的小苗，可取幼苗用于提取DNA，作为克隆基因的模板。2、转基因拟南芥的获得拟南芥种子用1比13的次氯酸钠消毒两次共8分钟，再用无菌水洗6次共六分钟，种于1/2MS培养基。含有种子的1/2MS培养基放于4℃冰箱低温处理3天，然后置于光照培养箱中以20℃16小时光照、20℃8小时黑暗为一光周期培养10天后将幼苗移至营养土：蛭石：珍珠岩＝4：3：3的塑料盒中定期浇水培养至开花，然后用于基因转化。运用电转法将带有ZmOXS2a基因的表达载体pCambia3300导入根癌农杆菌GV3101中。筛选抗利福平和卡那霉素的农杆菌进行菌落PCR。挑选阳性的菌落摇菌，扩培，用浸花法侵染拟南芥。在含100μg/mL除草剂(ppt)的1/2MS培养基上筛选T0的种子(T1代幼苗)，取T1代和Col野生型植株的叶片提取DNA，以野生型为阴性对照进行PCR鉴定，选取阳性株。每种转基因拟南芥得到大约十株T1代植株，通过分离比，筛选转基因拟南芥的单位点插入纯合体种子保存，并从中随机挑选3个株系作为后续研究的材料进行抗性检测。专利技术人对作为研究材料所有独立株系进行RT-PCR验证，发现转基因均有较高的表达。3、酵母的抗性检测在长有酵母的EMM固体筛选培养基上挑选菌落，加入到含有3-5mlEMM液体筛选培养基的50ml离心管中，充分分散、混匀。250rpm，30℃，摇床上摇12-18小时(OD为2-4)。稀释母液至OD为0.15-0.2，250rpm，30℃，摇床上摇4-5小时，使OD值等于或略大于0.3，稀释调节OD至0.3。以0.3OD的酵母液为母液，分别稀释到1/10，1/100，1/1000倍不同浓度梯度，各取3μl溶液，依次滴至不同浓度diamide，H2O2，CdCl2的EMM固体筛选培养基上。30℃倒置培养5-7天。二、实验结果1、玉米OXS2a基因的克隆以已完成测序的科研品种B73为材料，提取其基因组，并以其基因组DNA为模板，设计引物克隆B73中的ZmOXS2a基因，引物序列如表1所述。利用高保真DNA聚合酶(High-FidelityDNAPolymerase)PCR反应体系。取50μlPCR产物进行1％的琼脂糖凝胶电泳分析，如图1所述。取目标条带进行测序，所得ZmOXS2a基因的核苷酸序列如SEQID本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.玉米OXS2a蛋白，其含有如下(1)‑(2)任一项所示的氨基酸序列：(1)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列；(2)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个氨基酸和/或修饰后且具有提高植物抗高温胁迫功能的序列。

【技术特征摘要】
1.玉米OXS2a蛋白，其含有如下(1)-(2)任一项所示的氨基酸序列：(1)SEQIDNO.2所示的氨基酸序列；(2)SEQIDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个氨基酸和/或修饰后且具有提高植物抗高温胁迫功能的序列。2.编码权利要求1所述玉米OXS2a蛋白的基因。3.含有权利要求2所述基因序列的重组载体、重组菌或转基因细胞系、转基因植物株系。4.玉米OXS2a蛋白、其编码基因在培育抗逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：区永祥，李勇青，马小玲，
申请(专利权)人：中国科学院华南植物园，
类型：发明
国别省市：广东,44