蛋白质SiNADP‑ME3及其编码基因在调控植物抗逆性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了蛋白质SiNADP‑ME3及其编码基因与相关生物材料在调控植物抗逆性中的应用。本发明专利技术的蛋白质SiNADP‑ME3的氨基酸序列是序列2所示的蛋白质；蛋白质SiNADP‑ME3的编码基因序列如序列1所示。通过实验证明：SiNADP‑ME3在植物干旱胁迫下维持产量发挥着重要的作用，该基因具有在作物抗旱和水分高效利用方面具有重要的实践意义，也为深入理解谷子耐旱性产生的机理提供了线索。

The application of SiNADP ME3 and protein encoding genes in the regulation of plant stress

The present invention discloses the application of the SiNADP ME3 protein and its encoding gene and related biological material in the regulation of plant stress. The amino acid sequence of the protein of the invention SiNADP ME3 is shown in sequence 2 protein; SiNADP protein ME3 encoding gene sequence as shown in sequence 1. Experimental results show that SiNADP ME3 keep production in plants under drought stress plays an important role in the gene has has important practical significance in crop drought resistance and water use efficiency, also provides clues for the understanding of the mechanisms of drought tolerance in Foxtail millet.

【技术实现步骤摘要】
蛋白质SiNADP-ME3及其编码基因在调控植物抗逆性中的应用
本专利技术属于生物
，具体涉及蛋白质SiNADP-ME3及其编码基因在调控植物抗逆性中的应用。
技术介绍
干旱已成为世界范围内农作物产量进一步提高和稳定生长的主要限制因素。谷子作为我国传统的粮草兼用作物，具有耐贫瘠、水分利用效率高和光合作用效率高等优良特性，在旱作农业中占有重要地位。随着水资源的日益匮乏，加强谷子耐旱种质资源研究、挖掘新的抗旱基因、进一步提高谷子耐旱性，对促进谷子生产水平的提高和其他作物抗旱性的改良具有重要的战略意义。NADP-ME参与植物的防御和胁迫应答。非光合型NADP-ME涉及各种胁迫因素引起的防御反应，例如物理损伤、病原体侵入和UV-B辐射等。在这些应激下，NADP-ME活性显著增加，推测NADP-ME在苹果酸代谢过程中催化还原物质NADPH的产生，用于木质素和其他物质合成。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何提高植物抗逆性。为了解决上述技术问题，本专利技术首先提供了SiNADP-ME3蛋白质的新用途。本专利技术提供了SiNADP-ME3蛋白质在调控植物抗逆性中的应用；所述SiNADP-ME3蛋白质为如下a)或b)或c)或d)的蛋白质：a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质；b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质；d)与序列2所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。为了使a)中的蛋白质便于纯化，可在序列表中序列2所示的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1、标签的序列上述c)中的蛋白质，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。上述c)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述c)中的蛋白质的编码基因可通过将序列1所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。上述d)中，“同源性”包括与本专利技术的序列2所示的氨基酸序列具有75％或更高，或80％或更高，或85％或更高，或90％或更高，或95％或更高同源性的氨基酸序列。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了与SiNADP-ME3蛋白质相关的生物材料的新用途。本专利技术提供了与SiNADP-ME3蛋白质相关的生物材料在调控植物抗逆性中的应用：所述生物材料为下述A1)至A12)中的任一种：A1)编码SiNADP-ME3蛋白质的核酸分子；A2)含有A1)所述核酸分子的表达盒；A3)含有A1)所述核酸分子的重组载体；A4)含有A2)所述表达盒的重组载体；A5)含有A1)所述核酸分子的重组微生物；A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物；A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物；A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物；A9)含有A1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系；A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系；A12)含有A4)所述重组载体的转基因植物细胞系。上述应用中，A1)所述核酸分子为如下1)或2)或3)所示的基因：1)其编码序列是序列1所示的cDNA分子或基因组DNA分子；2)与1)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码SiNADP-ME3蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的核苷酸序列杂交，且编码SiNADP-ME3蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子。上述应用中，所述载体可为质粒、黏粒、噬菌体或病毒载体。上述应用中，所述微生物可为酵母、细菌、藻或真菌，如农杆菌。上述应用中，所述转基因植物细胞系不包括繁殖材料。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了SiNADP-ME3蛋白质或上述生物材料的新用途。本专利技术提供了SiNADP-ME3蛋白质或上述生物材料在培育抗逆性提高的转基因植物中的应用。本专利技术还提供了SiNADP-ME3蛋白质或上述生物材料在植物育种中的应用。上述应用中，所述抗逆性为抗旱性。上述应用中，所述调控为提高，具体体现在：在充分浇水的条件下，转SiNADP-ME3拟南芥的根长、叶片面积、茎伸长率、生长速率、花茎高度高于野生型拟南芥；在水分胁迫条件下，转SiNADP-ME3拟南芥水分散失率和细胞死亡率均低于野生型拟南芥；在干旱胁迫下，转SiNADP-ME3拟南芥的存活率和总生物量高于野生型拟南芥。为了解决上述技术问题，本专利技术最后提供了一种培育抗逆性提高的转基因植物的方法。本专利技术提供的培育抗逆性提高的转基因植物的方法包括提高受体植物中SiNADP-ME3蛋白质的含量和/或活性，得到转基因植物的步骤；所述转基因植物的抗逆性高于所述受体植物。上述方法中，所述抗逆性为抗旱性。上述方法中，所述转基因植物的抗逆性高于所述受体植物体现在如下(1)-(9)中任一种：(1)转基因植物的叶片面积高于受体植物；(2)转基因植物的根长长于受体植物；(3)转基因植物的茎伸长率和/或生长速率高于受体植物；(4)转基因植物的花茎高度高于受体植物；(5)转基因植物的抽薹时间早于受体植物；(6)转基因植物的水分散失率低于受体植物；(7)转基因植物的细胞死亡率低于受体植物；(8)转基因植物的存活率高于受体植物；(9)转基因植物的总生物量高于受体植物。上述方法中，所述提高受体植物中SiNADP-ME3蛋白质的含量和/或活性的方法为在受体植物中过表达SiNADP-ME3蛋白质；所述过表达的方法为将SiNADP-ME3蛋白质的编码基因导入受体植物；所述SiNADP-ME3蛋白质的编码基因的核苷酸序列是序列1所示的DNA分子。在本专利技术的实施例中，所述SiNADP-ME3蛋白质的编码基因通过含有SiNADP-ME3基因表达盒的SiNADP-ME3基因重组表达载体导入所述受体植物中；所述含有SiNADP-ME3基因表达盒的SiNADP-ME3基因重组表达载体为超表达载体pCAMBIA1304::35S::SiNADP-ME3；所述超表达载体pCAMBIA1304::35S::SiNADP-ME3为将序列1所示的SiNADP-ME3基因的CDS序列插入pCAMBIA1304骨架载体的NcoI酶切位点中，且保持pCAMBIA1304骨架载体其他序列不变得到的载体。上述方法中，所述转基因植物理解为不仅包含将所述SiNADP-ME3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。上述应用中，所述受体植物为单子叶植物或双子叶植物，所述双子叶植物可为拟南芥，所述拟南芥可为野生型拟南芥(哥伦比亚型)。本专利技术在前期的研究中，利用谷子旱敏感材料An04与抗旱品种Yugu1间的转录组学分析数据，结合谷子抗旱性状全基因组关联分析，获得了一个与抗旱性相关的候选基因SiNADP-ME3。本专利技术首先构建了超本文档来自技高网...

【技术保护点】
如下a)或b)或c)或d)的蛋白质在调控植物抗逆性中的应用：a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质；b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质；d)与序列2所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.如下a)或b)或c)或d)的蛋白质在调控植物抗逆性中的应用：a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质；b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质；d)与序列2所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。2.与权利要求1所述的蛋白质相关的生物材料在调控植物抗逆性中的应用：所述生物材料为下述A1)至A12)中的任一种：A1)编码权利要求1中所述的蛋白质的核酸分子；A2)含有A1)所述核酸分子的表达盒；A3)含有A1)所述核酸分子的重组载体；A4)含有A2)所述表达盒的重组载体；A5)含有A1)所述核酸分子的重组微生物；A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物；A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物；A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物；A9)含有A1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系；A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系；A12)含有A4)所述重组载体的转基因植物细胞系。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：A1)所述核酸分子为如下1)或2)或3)所示的基因：1)其编码序列是序列1所示的cDNA分子或基因组DNA分子；2)与1)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码权利要求1中所述的蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的核苷酸序列杂交，且编码权利要求1中所述的蛋白质的cDNA分子或基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁现民，陈倩楠，汤沙，贾冠清，智慧，
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