本发明专利技术涉及玉米CIPK21基因在提高植物抗逆性中的应用，所述玉米CIPK21基因的核苷酸序列如Seq ID No.1所示。将含有玉米CIPK21基因的表达载体转入农杆菌GV3101中，然后用蘸花浸染的方法转化植物，筛选转基因植株。本发明专利技术的ZmCIPK21基因通过调控下游相关基因参与植物耐盐碱过程，对于培育高产的转基因农作物具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
玉米ClPK21基因在提高植物抗逆性中的应用
本专利技术涉及基因工程领域，具体地说，涉及玉米CIPK21基因在提高植物抗逆性中 的应用。
技术介绍
盐碱胁迫是影响农作物生产的重要因素。植物在含有高浓度盐离子的土壤中，通 过水分运输，会导致植物组织中离子积累。过多的可溶性离子包括钠离子、钾离子等会影响 植物正常发育。另外，高浓度的盐导致的离子胁迫还会引起渗透胁迫，进而严重影响植物产 量。植物可以通过多种方式平衡盐离子吸收，包括限制摄入、增加钠离子排泄、将盐离子区 室化到液泡，以及控制钠离子从根到地上部分的长途运输，从而减弱地上部分细胞质中钠 含量。 研究表明，在非生物逆境胁迫信号的转导中，钙离子是最重要的第二信使之一。植 物受到干旱、冷害、盐胁迫时，胞内Ca 2+浓度会迅速升高，并能够调控许多胁迫诱导基因的 表达。因此，现在普遍认为Ca2+作为第二信使将胁迫信号传输到调控通路的下游，Ca 2+信 使的传递是通过钙结合蛋白介导的。目前，在植物中已鉴定出许多Ca2+结合蛋白（calcium sensors)。主要有三类：興调素（calmodulin, CaM)及興调素相关蛋白（CaM-related proteins) ;|丐依赖蛋白激酶（calcium-dependent protein kinases, CDPK);类似于动物?丐 调憐酸酶B亚基的蛋白（calcineurinB-likeproteins，CBLs)。Ca 2+结合蛋白-CBL，是最 近几年才发现的，目前只发现存在于高等植物中。与CaM-样，它只含有Ca2+结合域，不 含有激酶区。CBL与CaM不同的是，它调控一类特殊的蛋白激酶，称为CBL互作蛋白激酶 (CBL-interacting protein kinases, CIPKs)。CIPK 在 N 端含有丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶 区，并通过其特有的C末端区域（C-terminal region)与CBL互作。CBL和CIPK只存在于 植物中，在模式植物拟南芥的研究中发现大部分CIPK基因受到非生物胁迫诱导，它们可能 在盐碱、干旱、冷胁迫中起重要作用。 由于CIPK基因是近几年才发现的，因此对于CIPK基因的研究目前还十分有限。目 前为止，通过基因组数据的分析已经发现在拟南芥上有10个CBL基因，26个CIPK基因，在 水稻上有10个CBL基因，30个CIPK基因，但仅对个别基因的功能进行研究，对于不同CBL、 CIPK基因所调控的不同信号途径也仅限于初步了解。美国加州大学朱健康教授研究组利 用在盐胁迫下筛选拟南芥突变体的方法，鉴定了几个S0S(Salt Overly Sensitive)基因，其 中S0S2是一个CIPK基因（也称为AtCIPK24)，而S0S 3为一个CBL基因（也称为AtCBL4)。 S〇S2和sos3突变体对盐胁迫极为敏感，说明sos2和sos3基因在拟南芥对盐胁迫的抗性中 起重要作用。当植物受到高盐胁迫时，引起胞内Ca 2+浓度升高，S0S3首先感受到Ca2+所传导 的胁迫信号，然后特异性地激活S0S2, S0S2进一步作用于Na+/H+反转运子（即S0S1)，S0S1 将胞内多余的Na+转运到胞外，达到抵抗Na+对植物细胞毒害作用。这一调控通路是在目前 的抗逆研究领域中了解的比较清楚的调控途径。美国Luan Sheng教授研究组在1999年克 隆了拟南芥AtCBLl基因，并通过酵母双杂交方法，克隆了与AtCBLl互作的AtCIPKl基因。 2003年，他们对拟南芥的CIPK家族成员之一，AtCIPK3基因的功能进行了研究，发现CIPK3 基因在3-7天的幼苗期有较高表达，在成株期表达量很低。有趣的是，AtCIPK3基因在ΑΒΑ、 冷害、高盐、干旱、机械伤害等诱导下高水平的表达。但是AtCIPK3的突变体在各种逆境的 胁迫下，并没有明显的表型变化。然而，在AtCIPK3的突变体上，对许多明显受ΑΒΑ和各种 胁迫调控的基因表达的研究中却发现，一些信号调控途径已经发生改变，但是干旱诱导的 基因表达并没有受到影响，说明AtCIPK3是有选择地来调控植物在ΑΒΑ和各种胁迫下的调 控途径。对于AtCIPK3继续研究所得的另一个重要发现是，AtCIPK3可能是在各种胁迫下 依赖ΑΒΑ调控途径和不依赖ΑΒΑ调控途径调节的关键枢纽（cross-talk node)。Chikano等 (2001)研究发现另外一个拟南芥CIPK家族成员之一 AtSR2(即AtCIPK14)参与到糖的调控 途径中，AtCIPK14的突变体对葡萄糖（Glc)非常敏感，但是对各种渗透胁迫却没有任何反 应，暗示AtCIPK14可能特异性地参与糖的调控体系中。 因此，目前对于植物CIPK基因的研究逐渐成为近年来的热点领域，目前，这方面 的研究工作主要基于模式植物拟南芥进行的。对于重要作物（如水稻、玉米、小麦等）的此 类基因的研究还较少，特别是有关玉米CIPK基因的功能研究尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供玉米CIPK21基因在提高植物抗逆性中的应用。 为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的玉米CIPK21基因在提高植物抗逆性中的应 用，其中玉米CIPK21基因的核苷酸序列为 ： i) Seq ID No. 1所示的核苷酸序列；或 ii) Seq ID No. 1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且 表达相同功能蛋白质的核苷酸序列；或 iii)在严格条件下与Seq ID No. 1所示序列杂交的核苷酸序列； 所述严格条件为在含0. 1%SDS的0. 1XSSPE或含0. 1%SDS的0. 1XSSC溶液中， 在65 °C下杂交，并用该溶液洗膜。 前述的应用，优选将含有玉米CIPK21基因的表达载体转入农杆菌GV3101中，然后 用蘸花浸染的方法转化植物，筛选转基因植株。所述植物包括但不限于拟南芥等。 优选地，将玉米CIPK21基因与顺式作用元件连接，克隆至表达载体（例如，植物双 元表达载体）上，并转化植株。 本专利技术中涉及的抗逆性是指对盐碱胁迫的抗性。 本专利技术还提供用于扩增玉米CIPK21基因的特异性PCR引物对，包括正向引物 F5' -ATGCGGATGGGCAAGTACGAGATG-3' 和反向引物 R5' -TTAAAAGCTACTATTATATCTACC-3'。 本专利技术还提供能够高效表达玉米中具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（ZmCIPK21)的 转基因植株，该植株表现为对盐胁迫的抗性。 转基因植株的构建方法具体如下： 1、依据目的基因的序列，设计引物，从玉米cDNA扩增ZmCIPK21基因序列，与 Gateway入门载体pGWC-T连接，对pGWC-ZmCIPK进行测序确定所获得的序列与目的片段一 致。 2、以pGWC-ZmCIPK为入门载体，pEarlyGatelOO为表达载体，进行LR反应，然后转 化DH5 α感受态细胞，获得重组克隆，经过PCR检测后，对单克隆进行测序，对测序正确的克 隆提取质粒，将其命名为pEarlyGatel00-ZmCIPK21。 3、将本文档来自技高网...
【技术保护点】
玉米CIPK21基因在提高植物抗逆性中的应用，其特征在于，所述玉米CIPK21基因的核苷酸序列为：i)Seq ID No.1所示的核苷酸序列；或ii)Seq ID No.1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列；或iii)在严格条件下与Seq ID No.1所示序列杂交的核苷酸序列；所述严格条件为在含0.1％SDS的0.1×SSPE或含0.1％SDS的0.1×SSC溶液中，在65℃下杂交，并用该溶液洗膜。
【技术特征摘要】
1. 玉米CIPK21基因在提高植物抗逆性中的应用，其特征在于，所述玉米CIPK21基因的 核苷酸序列为： i) Seq ID No. 1所示的核苷酸序列；或 ii) Seq ID No. 1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达 相同功能蛋白质的核苷酸序列；或 iii) 在严格条件下与Seq ID No. 1所示序列杂交的核苷酸序列； 所述严格条件为在含〇. 1 % SDS的0. 1 X SSPE或含0. 1 % SDS的0. 1 X SSC溶液中，在 65 °C下杂交，并用该溶液洗膜。2. ...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑军，陈勋基，黄全生，王国英，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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。