调控植物耐热性的基因及其在植物改良中的应用制造技术

本发明专利技术涉及调控植物耐热性的基因及其在植物改良中的应用。本发明专利技术首次发现AT1G23780基因及其同源基因可以调控植物的耐热性。因此，可以将AT1G23780基因或其同源基因应用于植物耐热改良育种中，制备具有耐热能力的品种。

Genes regulating plant heat tolerance and its application in plant improvement

The present invention relates to genes regulating plant heat resistance and its application in plant improvement. The invention for the first time found that the AT1G23780 gene and its homologous genes can regulate plant heat resistance. Therefore, AT1G23780 gene or its homologous gene can be used in plant heat resistant breeding to prepare varieties with heat resistance.

【技术实现步骤摘要】
调控植物耐热性的基因及其在植物改良中的应用
本专利技术属于植物学和基因工程领域，更具体地，本专利技术涉及调控植物耐热性的基因及其在植物改良中的应用。
技术介绍
当今世界气候变化已经成为各国政府及普通民众日益关注的热点问题。诸如两极冰川融化、卡特里娜飓风、印度洋海啸、印度热浪以及中国的南方雨雪冰冻灾害等灾害无时无刻不在提醒着我们全球气候的巨大变化。地球作为人类赖以生存的家园，不仅孕育着人类文明，更承载和维持着整个生态系统，其上的动物、植物、微生物，高山、河流、湖泊、海洋都为人类的生存与发展提供着必不可少的条件。然而全球气候变化正在严重地威胁着整个地球生态系统的稳定。许多研究表明，随着温度升高，作物中的干物质及产量会下降。对植物尤其是稻类作物而言，温度的升高首先会影响稻穗的不育率，在开花期高温会阻止花粉囊裂开和花粉散发，致使授粉率和谷粒数量降低，不育率上升，产量下降。温度升高还会改变作物的生长速率和生育期长度，从而影响产量。温度升高延长了作物的全年生长期，这对无限生长习性或多年生作物以及热量不足的地区有利，但对生育期短的作物生长不利。温度升高使作物生长发育速度加快，生育期缩短。研究表明，作物生长期间气温每升高1℃，水稻生育期将缩短7～8天，冬小麦生育期将缩短17天，这就减少了作物光合作用积累干物质的时间。由此，夜间温度升高条件下，玉米、小麦和大豆产量的降低并不能全部归因于夜间呼吸速率的升高，水分利用效率的降低和生育期的缩短也是导致作物产量下降的原因之一。所以通过植物分子生物学结合遗传学的方法寻找具有耐热性状的基因具有重要的理论意义和现实意义。新蛋白的合成和已有蛋白的降解控制着植物生命周期中的所有过程，每周约有50％的蛋白通过这种合成-降解循环进行更新。科学家们很早就开始对控制蛋白合成的转录和翻译过程的机制进行研究，但直到近来才开始认识到蛋白质降解的重要性。蛋白降解可有效降解细胞内不正常的蛋白从而产生自由的氨基酸供植物的生长发育及更新。泛素-蛋白酶体降解体系是已知的最重要的蛋白降解体系，在动植物发育过程中起重要的调控作用，AaronCiechanover，AvramHershko和IrwinRose也因发现泛素调节的蛋白质降解过程而获得了2004年诺贝尔化学奖。现在已发现该降解体系基本涉及到植物生命活动的每个方面，包括抵抗逆境和疾病、激素信号调控、细胞周期控制、胚胎发育及光形态建成等。目前的研究表明，提高蛋白酶体活性可以有效清除热刺激条件下产生的垃圾蛋白，所以提高蛋白酶体活性可能是一种有效的获得具有耐热能力的植物的方法。因此，有必要寻找具有提高蛋白酶体活性的蛋白，并从这些蛋白中筛选具有提高植物耐热能力的蛋白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供调控植物耐热性的基因及其在植物改良中的应用。在本专利技术的第一方面，提供一种提高植物耐热能力的方法，所述方法包括：上调植物中AT1G23780多肽和/或其同源多肽的表达。在一个优选例中，所述的AT1G23780多肽的同源多肽是AT1G23770。在另一优选例中，所述的植物是双子叶植物。在另一优选例中，所述的植物包括：十字花科植物，禾本科植物，茄科植物，大戟科植物。在另一优选例中，所述十字花科植物包括：拟南芥。在另一优选例中，所述的禾本科植物包括：水稻、小麦、玉米。在另一优选例中，所述的茄科植物包括：马铃薯、西红柿。在另一优选例中，所述的大戟科植物包括：木薯。在另一优选例中，所述的AT1G23780多肽或其同源多肽选自下组：(a)如SEQIDNO:3或SEQIDNO:5氨基酸序列的多肽；(b)将SEQIDNO:3或SEQIDNO:5氨基酸序列经过一个或多个(如1-30个；较佳地1-20个；更佳地1-10个；如5个，3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或(c)与(a)限定的多肽序列有80％以上(较佳地90％以上，如95％，98％，99％或更高)同源性且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。在另一优选例中，所述的上调植物中AT1G23780多肽和/或其同源多肽的表达包括：将AT1G23780多肽和/或其同源多肽的编码序列转入植物细胞、组织、器官或种子，从而提高植物耐热能力。在本专利技术的另一方面，提供一种AT1G23780多肽和/或其同源多肽或它们的编码基因的用途，用于提高植物耐热能力。较佳地，所述的AT1G23780多肽的同源多肽是AT1G23770。在一个优选例中，所述的AT1G23780多肽和/或其同源多肽通过促进植物蛋白酶体活性，从而提高植物耐热能力。在另一优选例中，所述的AT1G23780多肽或其同源多肽选自下组：(a)如SEQIDNO:3或SEQIDNO:5氨基酸序列的多肽；(b)将SEQIDNO:3或SEQIDNO:5氨基酸序列经过一个或多个(如1-30个；较佳地1-20个；更佳地1-10个；如5个，3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或(c)与(a)限定的多肽序列有80％以上(较佳地90％以上，如95％，98％，99％或更高)同源性且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。在另一优选例中，所述的植物是双子叶植物。在另一优选例中，所述的植物包括：十字花科植物，禾本科植物，茄科植物，大戟科植物。在本专利技术的另一方面，提供一种AT1G23780多肽和/或其同源多肽或它们的编码基因或它们的编码基因的用途，用于作为鉴定植物耐热能力的分子标记。在一个优选例中，若经检测植物组织中AT1G23780多肽或其同源多肽的表达高于一个特定值，则相对而言，所述植物的耐热能力增强；若经检测植物组织中AT1G23780多肽或其同源多肽表达低于一个特定值，则相对言，所述植物的耐热能力减弱。其中，除非另外说明，所述的“特定值”是指植物中AT1G23780多肽表达量的平均值。本专利技术的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。附图说明图1、AT1G23780、AT1G23770基因过量表达拟南芥植株以及野生型Col在不同温度下进行处理后的表型分析。标尺＝1cm。左图：22℃生长情况，其中左上为p35S:AT1G23780-GFP转基因植株，左下为p35S:AT1G23770-GFP，右上为Col，右下为p35S:AT1G23780-GFP。右图：42℃处理后生长情况，其中左上为p35S:AT1G23780-GFP转基因植株，左下为p35S:AT1G23770-GFP，右上为Col，右下为p35S:AT1G23780-GFP。图2、AT1G23780在其它植物中的一些同源基因示意图。具体实施方式本专利技术人经过深入的研究，揭示了一种新的可以调节植物耐热能力的多肽，所述多肽是AT1G23780或其同源多肽AT1G23770。AT1G23780多肽或AT1G23770多肽可以提高植物蛋白酶体活性，实现植物品种改良。AT1G23780多肽或AT1G23770多肽还可以被应用于植物的培育中，选育出具有特定耐热性状的品种。如本文所用，所述的“植物(作物)”包括农作物、花卉植物、或林业植物等。所述的植物可以是：双子叶植物、单子叶植物、或裸子植物。所述的“植物”包括：十字花科植物，禾本科植物、茄科植本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高植物耐热能力的方法，其特征在于，所述方法包括：上调植物中AT1G23780多肽和/或其同源多肽的表达。

【技术特征摘要】
1.一种提高植物耐热能力的方法，其特征在于，所述方法包括：上调植物中AT1G23780多肽和/或其同源多肽的表达。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的植物是双子叶植物；较佳地，所述的植物包括：十字花科植物，禾本科植物，茄科植物，大戟科植物。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述十字花科植物包括：拟南芥；或者所述的禾本科植物包括：水稻、小麦、玉米；或者所述的茄科植物包括：马铃薯、西红柿；或者所述的大戟科植物包括：木薯。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的AT1G23780多肽的同源多肽是AT1G23770。5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述的AT1G23780多肽或其同源多肽选自下组：(a)如SEQIDNO:3或SEQIDNO:5氨基酸序列的多肽；(b)将SEQIDNO:3或SEQIDNO:5氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或(c)与(a)限定的多肽序列有80％以上同源性且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的上调植物中AT1G23780多肽和/或其同源多肽的表达包括：将AT1G23780多肽和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛红卫，杨宝军，
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