SPL基因及其在增强植物耐热性能中的应用制造技术

本发明专利技术提供了SPL基因及其在增强植物耐热性能中的应用。具体地，本发明专利技术提供了一种SPL基因的功能与用途，SPL基因(SPL1或SPL12)是植物对高温的适应和耐受、高温条件下维持种子的发育成熟和萌发所必须的关键因子，过表达SPL1或SPL12的转基因拟南芥可以增强花器官对极端及温和高温的耐受性。本发明专利技术的SPL基因具有广泛的应用价值，为培育抗高温胁迫的农作物提供了一个新途径。

The SPL gene and its application in enhanced heat resistance in plants

The present invention provides the SPL gene and its application in enhancing the heat resistance of plants. Specifically, the invention provides the function and use of a SPL gene, SPL gene (SPL1 or SPL12) is a key factor to maintain seed adaptation and tolerance, plants to high temperature under high temperature conditions required for maturation and germination, overexpressing transgenic Arabidopsis SPL1 or SPL12 can be enhanced to the extreme and floral organs high temperature tolerance. The SPL gene has wide application value, and provides a new way for breeding crops with high temperature stress resistance.

【技术实现步骤摘要】
SPL基因及其在增强植物耐热性能中的应用
本专利技术涉及植物学领域，更具体地涉及SPL基因及其增强植物耐热性能中的应用。
技术介绍
温度是地球上影响生命活动的关键物理因子之一。环境温度影响整个食物链与生态系统。高温胁迫对植物生长、发育、繁殖和产量等几乎所有方面产生不利影响，包括种子发芽受阻、叶片及嫩芽的焦枯、枝条及茎的晒伤、叶片的衰老和脱落、根和茎的生长抑制，果实的变色和产量的降低，甚至造成整个植物的死亡。所有的植物组织都容易受到热胁迫伤害，其中生殖器官的敏感性最高，在开花时期温度升高几度便可导致作物产量急剧下降，甚至整个农业生产的绝收。相比营养生长期，植物生殖生长期对高温更为敏感，然而大多数农作物的花期正在夏季高温时期，因此植物生殖生长期热激响应机制的研究迫在眉睫。随着全球气候的变暖，研究高温对植物生长发育以及作物产量影响的机理变得愈发重要。植物在进化过程中都形成感知环境温度变化的信号通路，并调整自身的代谢和细胞功能，防止环境胁迫造成的机体损坏。这些不同的信号途径具有组织特异性和物种特异性，尤其在植物生殖生长期和营养生长期热激响应信号存在很大的差异。目前对植物生殖生长期抗热性的研究仍停留在形态、生理和生化水平，而对其分子机制研究尚少，更没有可参考的调控网络。因此，本领域迫切需要开发调控植物耐热性的基因，并对其功能应用进行相应的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种调控植物耐热性能的SPL基因及其在增强植物耐热性能中的应用。在本专利技术的第一方面，提供了一种SPL基因或其编码蛋白的用途，所述SPL基因选自SPL1基因、SPL12基因、或其组合，并且所述的SPL基因或其编码蛋白用于选自下组的用途：(a)用于制备增强植物耐热性能的试剂或组合物；(b)用于增强植物的耐热性能。在另一优选例中，所述的植物选自下组：禾本科植物、和十字花科植物。在另一优选例中，所述的植物选自下组：拟南芥、烟草、水稻、和小麦。在另一优选例中，所述的植物为拟南芥。在另一优选例中，所述的SPL基因为SPL1基因和SPL12基因。在另一优选例中，所述的“增强植物耐热性能”包括选自下组的一种或多种性能：(i)增强花序的耐热性能；(ii)增强高温环境下结实的种子的萌发率；(iii)用于增强植物对高温环境的耐受性；(iv)增强高温环境下植物的热激响应；(v)增强高温环境下植物的抗氧化性能；(vi)增强植物根、茎、和/或叶的耐热性能；(vii)增强高温环境下植物的结实率。在另一优选例中，所述的高温环境是指温度为30-50℃的环境，较佳地为32-45℃的环境，更佳地为35-42℃的环境，如30℃、35℃、37℃、42℃。在另一优选例中，所述的增强花序的耐热性能包括：增强高温环境下花序的存活率、和/或开花率。在另一优选例中，所述的增强植物对高温环境的耐受性包括：提高植物在高温环境下的存活率。在另一优选例中，所述的增强热激响应包括上调选自下组的基因表达：WRKY15、WRKY25、WRKY33、WRKY39、ERF020、ERF1、ERF2、RAP2.1、ERF054、CRJ1、ABRE1、RAP2.6、或其组合。在另一优选例中，所述的植物的抗氧化性能是指植物清除体内ROS的能力。在另一优选例中，所述的增强植物的抗氧化性能是指提高植物的SOD表达和/或活性。在另一优选例中，所述的“增强植物耐热性能”包括增强植物生长期和生殖期的耐热性能。在另一优选例中，所述的SPL基因包括野生型SPL基因和突变型SPL基因。在另一优选例中，所述的突变型包括突变后编码蛋白的功能未发生改变的突变形式(即功能与野生型编码蛋白相同或基本相同)。在另一优选例中，所述的突变型SPL基因编码的多肽与野生型SPL基因所编码的多肽相同或基本相同。在另一优选例中，所述的突变型SPL基因包括与野生型SPL基因相比，同源性≥80％(较佳地≥90％，更佳地≥95％)的多核苷酸。在另一优选例中，所述的突变型SPL基因包括在野生型SPL基因的5＇端和/或3＇端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸。在另一优选例中，所述的基因包括基因组DNA、cDNA、和/或mRNA。在另一优选例中，所述的SPL1基因的CDS序列如SEQIDNO.:1所示。在另一优选例中，所述的SPL1基因的编码蛋白如SEQIDNO.:2所示。在另一优选例中，所述的SPL1基因的基因组序列如SEQIDNO.:3所示。在另一优选例中，所述的SPL12基因的CDS序列如SEQIDNO.:4所示。在另一优选例中，所述的SPL12基因的编码蛋白如SEQIDNO.:5所示。在另一优选例中，所述的SPL12基因的基因组序列如SEQIDNO.:6所示。在另一优选例中，所述的SPL基因来源于植物，较佳地来源于禾本科植物、和十字花科植物，更佳地来源于：拟南芥、烟草、水稻、和小麦。在本专利技术的第二方面，提供了一种改变植物耐热性能的方法，包括步骤：(a)将外源的构建物导入植物细胞，其中所述的构建物含有外源的SPL基因序列、促进SPL基因表达的外源核苷酸序列、或抑制SPL基因表达的外源核苷酸序列，从而获得导入外源构建物的植物细胞；(b)将上一步骤获得的所述导入外源构建物的植物细胞，再生成植株：和(c)任选地对所述再生的植株进行鉴定，从而获得耐热性能改变的植物；其中，所述SPL基因选自SPL1基因、SPL12基因、或其组合。在另一优选例中，所述的耐热性能改变的植物是指与亲本植物相比，耐热性能改变。在另一优选例中，所述外源的SPL基因序列还包含与ORF序列操作性连接的启动子和/或终止子。在另一优选例中，所述的启动子选自下组：组成型启动子、组织特异性启动子、诱导型启动子、和强启动子。在另一优选例中，所述的组成性启动子包括35S启动子。在另一优选例中，所述的外源核苷酸序列包括干扰所述SPL基因表达的核苷酸序列。在另一优选例中，所述的外源核苷酸序列包括RNA干扰序列。在本专利技术的第三方面，提供了一种增强植物耐热性能的方法，所述方法包括以下步骤：在所述植物中，促进SPL基因的表达或促进SPL蛋白的活性，其中，所述SPL基因选自SPL1基因、SPL12基因、或其组合。在另一优选例中，所述方法包括给予植物SPL基因或其编码的多肽的促进剂。在另一优选例中，所述方法包括向植物中导入外源的SPL基因。在另一优选例中，所述方法包括步骤：(i)提供一植物或植物细胞；和(ii)将SPL基因序列导入所述植物或植物细胞，从而获得转基因的植物或植物细胞。在另一优选例中，所述方法包括步骤：(a)提供携带SPL基因序列的表达载体的农杆菌；(b)将植物细胞或组织或器官与步骤(a)中的农杆菌接触，从而使SPL的基因序列转入植物细胞，并且整合到植物细胞的染色体上；(c)选择已转入SPL基因序列的植物细胞或组织或器官；和(d)将步骤(c)中的植物细胞或组织或器官再生为植株。在另一优选例中，所述的SPL基因来源于植物，较佳地来源于禾本科植物、和十字花科植物，更佳地来源于：拟南芥、烟草、水稻、和小麦。在本专利技术的第四方面，提供了一种SPL基因或其编码蛋白的调控剂的用途，用于调控植物的耐热性能，或用于制备调控植物耐热性能的试剂或组合物，其中，所述SPL基因选自SPL1基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SPL基因或其编码蛋白的用途，其特征在于，所述SPL基因选自SPL1基因、SPL12基因、或其组合，并且所述的SPL基因或其编码蛋白用于选自下组的用途：(a)用于制备增强植物耐热性能的试剂或组合物；(b)用于增强植物的耐热性能。

【技术特征摘要】
1.一种SPL基因或其编码蛋白的用途，其特征在于，所述SPL基因选自SPL1基因、SPL12基因、或其组合，并且所述的SPL基因或其编码蛋白用于选自下组的用途：(a)用于制备增强植物耐热性能的试剂或组合物；(b)用于增强植物的耐热性能。2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的植物为拟南芥。3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的SPL基因为SPL1基因和SPL12基因。4.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的“增强植物耐热性能”包括选自下组的一种或多种性能：(i)增强花序的耐热性能；(ii)增强高温环境下结实的种子的萌发率；(iii)用于增强植物对高温环境的耐受性；(iv)增强高温环境下植物的热激响应；(v)增强高温环境下植物的抗氧化性能；(vi)增强植物根、茎、和/或叶的耐热性能；(vii)增强高温环境下植物的结实率。5.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的“增强植物耐热性能”包括增强植物生长期和生殖期的耐热性能。6.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的SPL基因包括野生型SPL基因和突变型...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓亚，朝鲁门，刘尧倩，曹俊峰，毛颖波，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31