本发明专利技术公开了一种通过抑制COST1基因的表达提高植物抗旱性的方法，所述COST1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，COST1基因编码的蛋白序列如SEQ ID No.2所示的氨基酸序列。COST1基因的同源基因包括番茄SlCOST1基因、水稻OsCOST1基因、杨树PtCOST1和PtCOST2基因以及其他物种中与COST1任何核苷酸或蛋白区域片段同源度在40％以上的其他基因，对于培育出更多抗旱的转基因植物打下基础，该方法可以应用于植物遗传改良。
【技术实现步骤摘要】
通过抑制COST1基因的表达提高植物抗旱性的方法
本专利技术涉及基因工程
，具体涉及一种通过敲除COST1基因或抑制COST1基因的表达提高植物抗旱性的方法。
技术介绍
在当今全球变暖、淡水资源极端短缺的大环境下，如何保证粮食稳产并养活全球75亿人口是个极大挑战。培育更加高产、抗旱的植物新品种刻不容缓。近年来，在二代测序的推动下，大量植物的基因组序列被公布。如何深度挖掘这些已有的基因组序列的功能，寻找新的有自主知识产权的功能基因成为新的挑战。如何将这些基因用于培育更加强大的新作物品种迫在眉睫。传统的遗传育种由于需要经过杂交、自交等多个世代，耗时且漫长，同时有遗传背景不清等问题。利用目前已经成熟的生物技术手段，包括目前非常成熟的RNAi干扰技术，可以迅速、精准地控制某些基因的表达来显著缩短育种时间，使之从而成为培育新品种的一个快速有效的手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过敲除COST1基因或抑制COST1基因的表达来提高植物抗旱性的方法。具体地，本专利技术利用基因敲除和小RNA干扰技术，通过转基因实现敲除或者下调一个拟南芥DUF641家族COST1(基因ID：AT2G45260)及其类似基因在植物体内的表达量来诱导细胞自噬等逆境反应，从而提高抗旱性(气孔快速关闭，失水率降低)。进一步的，通过小RNA干扰技术降低该基因在水稻、番茄和杨树等类似单、双子叶植物中的同源基因的表达，相应的转基因植物表现出抗旱的表型，因此利用该转基因技术获得的转基因植物均落入本专利技术的保护范围之内。所述COST1基因的核苷酸序列如SEQIDNO：1所示；COST1基因编码的蛋白序列如SEQIDNo.2所示的氨基酸序列。番茄中COST1基因的同源基因为SlCOST1基因，所述SlCOST1基因的核苷酸序列如SEQIDNO：3所示，SlCOST1基因编码的蛋白序列如SEQIDNo.4所示的氨基酸序列。水稻中COST1基因的同源基因为OsCOST1基因，所述OsCOST1基因的核苷酸序列如SEQIDNO：5所示，OsCOST1基因编码的蛋白序列如SEQIDNo.6所示的氨基酸序列。杨树中COST1基因的同源基因为PtCOST1基因和PtCOST2基因，所述PtCOST1基因的核苷酸序列如SEQIDNO：7所示，所述PtCOST2基因的核苷酸序列如SEQIDNO：8所示。PtCOST1基因编码的蛋白序列如SEQIDNo.9所示的氨基酸序列，PtCOST2基因编码的蛋白序列如SEQIDNo.10所示的氨基酸序列。并且，本专利技术所保护的COST1基因的同源基因不仅仅限于上述所列，还包括其他物种中与COST1任何核苷酸或蛋白区域片段同源度在40％以上的基因。本专利技术具有如下优点：本专利技术通过基因敲除和小RNA干扰技术，敲除拟南芥中的COST1基因，提高了植物抗旱性。COST1基因以及其他物种中与COST1任何核苷酸或蛋白区域片段同源度在40％以上的其他基因发现，对于培育出更多抗旱的转基因植物打下基础，该方法可以应用于植物遗传改良。附图说明图1是拟南芥COST1与其它三个高度同源蛋白COST2、COST3和COST4的蛋白序列比对；图中，黑色线条下方指示COST蛋白的保守的DUF641/COST结构域。序列比对借助CLUSTALW软件(http://www.clustal.org/clustal2/)；图2是COST1突变体的的鉴定。图中，(a)图形显示COST1的基因结构。灰色方块为非编码区，黑色方块为编码区，三角区显示T-DNA插入位置，F和R表示用于PCR鉴定的引物的位置。(b)为基因组PCR显示T-DN插入COST1突变体纯合，WT(Wild-type)表示野生型。LBal为T-DNA插入特异引物，ACT2(ID：AT3G18780)基因用于作为内标。(c)为定量PCR显示COST1突变体中的COST1基因转录被完全敲除。图3是COST1基因家族的进化分析及拟南芥基因敲除突变体对发育的影响；图中，(a)，COST1蛋白结构示意图，下方数字表示氨基酸位置。AT2G45260为COST1基因的ID号码；保守的COST/DUF641结构域位于COST1蛋白的氮端(N)的第31个氨基酸到第159个氨基酸；碳端(C)相对分化比较大。(b)，COST1家族蛋白进化分析。下划线后面的名称为各个物种中对应基因的ID。圆圈表示四个拟南芥的COST蛋白，对应的基因ID的右侧为FPKM(FragmentsPerKilobaseoftranscriptperMillion)值，其中拟南芥四个COST基因用圆圈表示。(c)，对四个拟南芥COST基因的qPCR检测结果；(d)，COST1突变体对拟南芥生长发育的影响。图4是揭示COST1能够被其自身基因组DNA片段互补。图中，(a)，利用COST1基因的基因组序列互补cost1突变体，并对WT，cost1以及两个独立株系gCOST1#1和gCOST#5进行抗旱性检测。(b)，定量PCR检测突变体和两个互补株系中COST1基因的转录表达。(c)，对WT野生型和cost1突变体以及两个独立互补株系gCOST1#1和gCOST#5的失水率检测。图5用来说明抑制COST1基因表达提高植物抗旱性；(a)，对WT，cost1以及两个COST1基因的RNAi转基因株系RNAi#1和RNAi#3进行抗旱性测试。(b)，对(a)中的WT，cost1以及两个RNAi转基因株系RNAi#1和RNAi#3中COST1基因的转录进行定量PCR检测。(c)，对WT，cost1以及两个RNAi转基因株系RNAi#1和RNAi#3的失水速率检测。(d)，对干旱处理前后的WT和cost1中的逆境相应基因进行定量PCR检测。图6针对番茄中COST1同源基因SlCOST1(ID：Solyc01g091120)的三个RNAi独立转基因抑制表达株系与非转基因对照株系抗旱性比较。图7针对水稻中COST1同源基因OsCOST1(ID：Os10g23220)的两个RNAi独立转基因抑制表达株系与非转基因对照株系的抗旱性比较。图8同时抑制杨树中的COST1的两个同源基因PtCOST1(Potri.014G067600)和PtCOST2(Potri.002G145900)的表达，得到的三个RNAi独立转基因抑制表达株系与非转基因对照株系抗旱性比较。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术涉及的科学术语如下：*“目的基因”，系指模式植物拟南芥COST1及其一系列同源基因。*“类似基因”，系指任何同“目的基因”编码序列中的任何区域同源性在40％以上的DNA片段(基因片段)，或任何DNA片段(基因片段)，其编码的氨基酸序列同“目的基因”编码的氨基酸序列中任何区域有40％以上的同源率。“类似基因”可以是从任何生物基因组中克隆的，也可以是人工合成或用PCR在体外扩增的。*“基因片段”，系指长度在300个碱基对(bp)以上的同“目的基因”或“类似基因”DNA序列中的任何域区同源率在40％以上的任何DNA片段，或任何编码100个氨基酸以上的DNA片段，其编码的氨基酸序列同“目的基因”或“类似基因”编码的氨基酸序列中的任何区域同源性在40％本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过抑制COST1基因的表达提高植物抗旱性的方法，其特征在于，所述COST1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。
【技术特征摘要】
1.一种通过抑制COST1基因的表达提高植物抗旱性的方法，其特征在于，所述COST1基因的核苷酸序列如SEQIDNO：1所示。2.根据权利要求1所述的通过抑制COST1基因的表达提高植物抗旱性的方法，其特征在于，COST1基因编码的蛋白序列如SEQIDNo.2所示的氨基酸序列。3.根据权利要求1所述的通过抑制COST1基因的表达来提高植物抗旱性的方法，其特征在于，所述方法在获得转基因植物中的应用。4.根据权利要求1所述的通过抑制COST1基因的表达提高植物抗旱性的方法，其特征在于，所述植物包括含有与COST1核苷酸或蛋白区域片段同源度在40％以上基因的植物，如番茄、水稻和杨树。5.根据权利要求4所述的通过抑制COST1基因的表达提高植物抗旱性的方法，其特征在于，番茄中COST1基因的同源基因为SlCOST1基因，所述SlCOST1基因的核苷酸序列如SEQIDNO：3所示。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，SlCOS...
【专利技术属性】
技术研发人员：包岩，宋维萌，张洪霞，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。