耐涝和增产的转基因小麦的培育方法及其相关生物材料技术

本发明专利技术公开了耐涝和增产的转基因小麦的培育方法及其相关生物材料。本发明专利技术的培育增产和/或耐涝的转基因植物的方法，包括向受体植物中导入下述蛋白质TaERFVII.1的编码基因TaERFVII.1，得到植物产量和/或耐涝性高于所述受体植物的转基因植物的步骤：氨基酸序列如SEQ ID No.2所示的蛋白质。将TaERFVII.1导入小麦的转基因实验证明，TaERFVII.1过表达的转基因小麦与受体小麦相比，对水涝的耐性明显提高，产量也明显提高，说明TaERFVII.1是与植物水涝耐性和产量相关的蛋白，TaERFVII.1及其编码基因可用于提高植物的耐涝性增加植物产量。

【技术实现步骤摘要】
耐涝和增产的转基因小麦的培育方法及其相关生物材料
本专利技术涉及分子生物学和基因工程领域中耐涝和增产的转基因小麦的培育方法及其相关生物材料。
技术介绍
小麦(Triticumaestivum)是人类赖以生存的四大作物之一，世界上1/3以上的人口以小麦为主食，小麦的产量与品质直接影响着人类的生存与生活质量。近年来，随着全球气候变暖，频繁降雨引起了严重的水涝灾害。同时农田排水系统的落后也加剧了水涝的危害。全球达10％的农业用地遭受水涝，导致15-80％的产量损失。美国、欧洲、澳大利亚和亚洲的小麦生产受到水涝的严重限制。在我国长江中下游麦区和四川麦区，因为实行稻麦互作，水涝对小麦生产的危害尤其严重。因此，培养和种植耐涝的小麦品种是保障小麦高产、稳产的有效途径，对于保证我国小麦生产、粮食安全非常重要。因为小麦是对水涝比较敏感的作物，其水涝耐性由多基因控制，对其遗传基础和分子机制缺乏系统研究。常规育种方法在选育耐涝小麦品种方面的研究进展缓慢。分子生物学和基因工程的发展为植物耐涝育种开辟了一条新途径。植物耐涝重要基因的分离克隆与功能分析，对阐明植物耐涝机制、有效地进行分子育种研究十分必要，已成为国内外植物科学研究的热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提高植物的耐涝性和/或提高植物产量。为解决上述技术问题，本专利技术首先提供了与植物耐涝性和产量相关的蛋白质。本专利技术所提供的与植物耐涝性和产量相关的蛋白质，名称为TaERFVII.1，来源于对水涝表现一定耐性的的小麦品种农林46，是为下述A1)或A2)或A3)的蛋白质：A1)氨基酸序列如SEQIDNo.2所示的蛋白质；A2)在SEQIDNo.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；A3)在A1)的蛋白质的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物耐涝性和产量相关的由A1)衍生的蛋白质。其中，序列表中的序列2(SEQIDNo.2)由204个氨基酸残基组成。为了使A1)中的蛋白质便于纯化，可在由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成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A3)中，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加可为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。上述A3)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A3)中的蛋白质的编码基因可通过将SEQIDNo.1的第66-680位所示的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。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了与所述TaERFVII.1相关的生物材料。本专利技术所提供的与所述TaERFVII.1相关的生物材料，可为下述B1)-B7)中至少一种：B1)编码所述蛋白质的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、或含有B2)所述表达盒的重组微生物、或含有B3)所述重组载体的重组微生物；B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系；B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织、或含有B3)所述重组载体的转基因植物组织；B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官、或含有B3)所述重组载体的转基因植物器官。上述生物材料中，B1)所述核酸分子可为如下1)-5)中任一所示的基因：1)其编码序列是SEQIDNo.1的第66-680位所示的cDNA分子或DNA分子；2)序列是SEQIDNo.1的第1-759位所示的cDNA分子或DNA分子；3)与1)限定的核苷酸序列具有80％或80％以上同一性，且编码所述蛋白质的cDNA分子或DNA分子；4)与2)限定的核苷酸序列具有80％或80％以上同一性，且编码所述蛋白质的cDNA分子或DNA分子；5)在严格条件下与1)-4)中任一所述限定的核苷酸序列杂交，且编码所述蛋白质的cDNA分子或DNA分子。其中，序列表中的序列1(SEQIDNo.1)由759个核苷酸组成。上述编码所述蛋白质的核酸分子，本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本专利技术的编码所述蛋白质的核酸分子的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，与本专利技术分离得到的编码所述蛋白质的核酸分子的核苷酸序列具有80％或者更高同一性且编码所述蛋白质，均是衍生于本专利技术的核苷酸序列并且等同于本专利技术的序列。这里使用的术语“同一性”指核酸序列间的序列相似性。“同一性”包括与本专利技术的SEQIDNo.1的第66-680位核苷酸所示的DNA分子或cDNA分子具有80％或更高，或90％或更高，或95％或99％或更高同一性的核苷酸序列；与本专利技术的SEQIDNo.1的第66-680位核苷酸所示的DNA分子或cDNA分子具有80％或更高，或90％或更高，或95％或99％或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可以用百分比(％)表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。所述严格条件是在2×SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次5min，又于0.5×SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次15min。上述80％或80％以上同一性，可为85％、90％、95％、99％或以上的同一性。其中，SEQIDNo.1由759个核苷酸组成，其编码序列是第66-680位，编码SEQIDNo.2所示的蛋白质。上述生物材料中，所述表达盒是指能够在宿主细胞中表达相应蛋白质的DNA，该DNA不但可包括启动相关基因转录的启动子，还可包括终止相关基因转录的终止子，如B2)所述的表达盒，是指能够在宿主细胞中表达所述蛋白质的DNA。进一步，所述表达盒还可包括增强子序列。可用于本专利技术的启动子包括但不限于：组成型启动子，组织、器官和发育特异的启动子，和诱导型启动子。启动子的例子包括但不限于：玉米Ubiquitin启动子、组成型启动子T7lac、花椰菜花叶病毒的组成型启动子CaMV35S、番茄核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基(Smallsubunitofribulose-1,5-bisphospatecarboxylase,rbcs)基因启动子；来自西红柿的创伤诱导型启动子，亮氨酸氨基肽酶("LAP",Chao等人(1999)PlantPhysiol.120:979-992)；来自烟草的化学诱导型启动子，发病机理相关1(PR1)(由水杨酸和BTH(苯并噻二唑-7-硫代羟酸S-甲酯)诱导)；西红柿蛋白酶抑制剂II启动子(PIN2)或LAP启动子(均可用茉莉酮酸曱酯诱导)；热休克启动子(美国专利5，187，267)；四环素诱导型启动子(美国专利5，057,422)；种子特异性启动子，如谷子种子特异性启动子pF128(CN101063139B(中国专利20本文档来自技高网...

【技术保护点】
下述1)‑6)中任一种应用：1)蛋白质在调控植物产量和/或植物耐涝性中的应用；2)蛋白质在制备提高植物产量和/或提高植物耐涝性的产品中的应用；3)蛋白质在培育增产植物和/或耐涝植物中的应用；4)蛋白质相关的生物材料在调控植物产量和/或植物耐涝性中的应用；5)蛋白质相关的生物材料在制备提高植物产量和/或提高植物耐涝性的产品中的应用；6)蛋白质相关的生物材料在培育增产植物和/或耐涝植物中的应用；1)‑6)中，所述蛋白质为下述A1)或A2)或A3)的蛋白质：A1)氨基酸序列如SEQ ID No.2所示的蛋白质；A2)在SEQ ID No.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；A3)在A1)的蛋白质的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物耐涝性和产量相关的由A1)衍生的蛋白质；与所述蛋白质相关的生物材料，为下述B1)‑B7)中至少一种：B1)编码所述蛋白质的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、或含有B2)所述表达盒的重组微生物、或含有B3)所述重组载体的重组微生物；B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系；B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织、或含有B3)所述重组载体的转基因植物组织；B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官、或含有B3)所述重组载体的转基因植物器官。...

【技术特征摘要】
1.下述1)-6)中任一种应用：1)蛋白质在调控植物产量和/或植物耐涝性中的应用；2)蛋白质在制备提高植物产量和/或提高植物耐涝性的产品中的应用；3)蛋白质在培育增产植物和/或耐涝植物中的应用；4)蛋白质相关的生物材料在调控植物产量和/或植物耐涝性中的应用；5)蛋白质相关的生物材料在制备提高植物产量和/或提高植物耐涝性的产品中的应用；6)蛋白质相关的生物材料在培育增产植物和/或耐涝植物中的应用；1)-6)中，所述蛋白质为下述A1)或A2)或A3)的蛋白质：A1)氨基酸序列如SEQIDNo.2所示的蛋白质；A2)在SEQIDNo.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；A3)在A1)的蛋白质的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的与植物耐涝性和产量相关的由A1)衍生的蛋白质；与所述蛋白质相关的生物材料，为下述B1)-B7)中至少一种：B1)编码所述蛋白质的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、或含有B2)所述表达盒的重组微生物、或含有B3)所述重组载体的重组微生物；B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系；B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织、或含有B3)所述重组载体的转基因植物组织；B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官、或含有B3)所述重组载体的转基因植物器官。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述植物为小麦。3.植物耐涝和/或增产剂，其特征在于：所述植物耐涝和/或增产剂含有权利要求1中所述的蛋白质。4.根据权利要求3所述的植物耐涝和/或增产剂，其特征在于：所述植物为小麦。5.一种培育增产和/或耐涝的转基因植物的方法，包括向受体植物中导入权利要求1中所述蛋白质的编码基因，得到植物产量和/或耐涝性高于所述受体植物的转基因植物的步骤。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述单子叶植物为小麦。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述编码基因为如下1)-5)中任一所示的基因：1)其编码序列是SEQIDNo.1的第66-680位所示的cDNA分子或DNA分子；2)序...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏学宁，张增艳，荣玮，徐惠君，
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