一种提高植物非生物胁迫抗性的方法技术

本发明专利技术属于基因工程技术领域，具体涉及到一种转基因方法提高植物非生物胁迫抗性的方法。本发明专利技术公开了一种在制备转苔藓PpBURP2基因抗非生物胁迫植物的用途，其特征在于其编码氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或其编码氨基酸序列为至少与SEQ ID NO.2所示氨基酸序列90％同源性且具有提高植物的抗逆性的氨基酸序列。本发明专利技术所述PpBURP2基因，在抗高温、抗旱、抗盐和抗重金属镉胁迫等具有明显的作用，因此可将本发明专利技术所述基因与植物中过表达启动子结合后导入合适的表达载体并转化植物宿主，提高植物抗非生物逆境的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种提高植物非生物胁迫抗性的方法
本专利技术属于基因工程
，具体涉及来源于苔藓植物的基因及其在提高植物的非生物胁迫抗性的应用。
技术介绍
我国是一个农业大国，农作物的正常生长对保证我国粮食安全具有重要意义。但我国是一个自然灾害频发的国家，近年来呈现发生频率增高、持续时间加长、影响范围扩大的特点，农作物在生长过程中如果遭遇严重的自然灾害，常造成农作物大量减产。为了实现长期的粮食安全和可持续发展，深入了解植物非生物胁迫生物学是农业科学技术研究的重要目标之一。植物在长期的进化过程中逐渐发展出应对各种各样的非生物逆境的机制，如干旱、高低温、盐碱、重金属污染和滞涝等。苔藓植物作为最早出现的陆生植物的代表，生活周期仍以配子体为主，在植物进化史上占据着重要的地位。挖掘和研究苔藓适应陆地生物进化而来的抗逆基因，尝试将重要的抗逆基因对农作物进行基因工程改造，也是一种有效的获得抗逆农作物新品种的育种手段。科学研究发现，为抵抗恶劣的环境变化，植物体细胞能感受外界环境的变化并将信号传递到细胞内，诱导细胞启动表达各种抗逆基因共同来抵御不良环境对植物体的伤害。包含BURP区域的蛋白是植物中发现的一类蛋白，其基因被认为是是植物ABA信号传导研究中一个重要的参照基因，在植物发育和抗逆反应中发挥着重要作用。最早发现该类基因与植物逆境相关的研究发表在杂志《MolecularAndGeneralGenetics综合分子遗传学》(1993，238(1-2):17-25)上，文章题目为“Theplanthormoneabscisicacidmediatesthedrought-inducedexpressionbutnottheseed-specificexpressionofrd22,ageneresponsivetodehydrationstressinArabidopsisthaliana(植物激素脱落酸介导的干旱诱导表达但不是种子特异表达的拟南芥基因rd22是脱水胁迫应答基因)”。该文描述了拟南芥基因RD22在脱水和盐胁迫处理下的表达，是脱落酸ABA诱导表达的正相关的基因。后来进一步的研究也确认RD22基因功能与拟南芥抗旱性相关(Harshavardhanetal,PLoSOne2014；9(10):e110065)。在系统树分析的基础上，BURP基因家族的成员可以分成四大类：BNM2-like,USP-like,RD22-like,andPG-like亚家族。RD22-like基因因与植物抗逆相关，被关注得更多。如油菜同源基因BnBDC1与拟南芥中RD22表达模式和蛋白序列呈现高度相似(Yuetal,PhysiolPlantarum2004；122(2):210-218)。但随着研究的深入开展，发现RD22-like在逆境胁迫中的角色十分复杂。来自于红树林(Bruguieragymnorrhiza)的BgBDC3在盐处理下，表达趋势刚好与拟南芥RD22相反(Banzaietal,2002)；来源于葡萄(Vitisvinifera)的3个RD22基因(VvRD22a、VvRD22b和VvRD22c)对盐胁迫和ABA处理的响应表现不同(Matusetal,PLoSOne2014；9(10):e110372)。但预期外的结果也被发现，如来源于水稻(Oryzasativa)的OsBURP16的超表达反而引起水稻对非生物胁迫更敏感(Liuetal,PlantCellEnviron2014；37(5):1144-1158)。但来源于大豆(Glycinemax)的RD22类基因GmRD22响应非生物胁迫诱导，通过原生质体系统鉴定方法间接说明了转基因拟南芥和水稻的抗盐能力提高(Wangetal,Plant,Cell&Environment2012；35(11):1932-1947)。在另一篇文章中，发现大豆BURP基因Sali3-2还提高了拟南芥耐铜离子和镉离子胁迫能力(Tangetal,PLoSOne2014；9(6):e98830)。上面这些研究说明BURP家族中基因在逆境胁迫中扮演的角色并不一致，其在逆境中发挥作用的机制仍不够明晰，更古老物种中该类基因在逆境中的作用还无人涉及，如来源于苔藓植物的BURP家族基因在赋予植物抗逆的角色还未被人报道，寻找更高效抗非生物逆境基因应用于我国最重要的粮食作物水稻仍具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术是基于一部分来源于苔藓的PpBURP2基因正调控植物抗旱、耐高温和耐重金属镉等非生物胁迫抗性的发现。从某种方面来说，这个专利技术提供了基因工程植物超表达PpBURP2基因增强对非生物胁迫的抗性和构建基因工程植物方法，以拓展当前植物生物技术中的可应用于提高植物抗非生物胁迫能力的基因，获得新型转基因抗逆植物品种。为此，本专利技术公开了一种含有编码核酸的多核苷酸的分离的DNA分子在制备转基因抗逆植物品种中的用途，其中：其编码氨基酸序列如SEQIDNO.2所示；或其多核苷酸序列为编码PpBURP2蛋白的多核苷酸。另一方面，本专利技术公开了该分离的DNA序列连接至植物中组成性启动子，其中，所述核酸能超表达PpBURP2基因。另一方面，本专利技术公开了一种植物包含重组核酸含有启动子可操作地连接至编码PpBURP2的多核苷酸，其中，所述编码氨基酸序列与SEQIDNO.2中从148-364序列长度有至少70％、80％、90％或95％的同一性。另一方面，本专利技术还公开了一种改善植物对干旱、高温和重金属镉毒害等非生物胁迫抗性的方法，其方法包含向植物导入核苷酸序列，该核苷酸序列含有启动子操作连接至编码PpBURP2的多核苷酸，其中，所述编码氨基酸序列与SEQIDNO.2中从148-364序列长度有至少70％、80％、90％或95％的同一性。。在下列实施例中，所述核酸序列为如SEQIDNO.1所示。在本专利技术的一个优选的实施方案中，所述的植物选自水稻、玉米、小麦、大麦、黍、高粱、大豆、黄瓜、苜蓿、马铃薯、蓖麻、花生、棉花、烟草、柑橘或黄瓜中任意一种。本专利技术的有益效果是附图说明图1PpBURP2为蛋白结构图。图2为表达载体pCB4004-PpBURP2的构建示意图；图3为在转基因水稻叶片中PpBURP2基因相对表达量水平图。图4.幼苗期转PpBURP2基因水稻耐高温胁迫处理试验。图5.幼苗期转PpBURP2基因水稻模拟抗旱处理试验。图6.幼苗期转PpBURP2基因水稻盐胁迫处理试验。图7.幼苗期转PpBURP2基因水稻耐重金属镉处理试验。图8.成株期转PpBURP2基因水稻耐重金属镉处理试验。具体实施方式在本文，术语“分离的”、“纯化的”DNA是指，该DNA或片段已从天然状态下位于其两侧的序列中分离出来，还指该DNA或片段已经与天然状态下伴随核酸的组分分开，而且已经与在细胞中伴随其蛋白质分开。图1PpBURP2为蛋白结构图，其中，采用SignalP4.1软件(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/)对SEQIDNO.2蛋白序列进行信号肽剪切位点分析，预测位点1-38为信号肽序列，用下划线标示；采用NCBI中BLAST软件(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/)对SEQIDN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苔藓基因PpBURP2在制备转基因抗非生物胁迫植物中的应用，其特征在于：所述苔藓基因PpBURP2的编码氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

【技术特征摘要】
1.一种苔藓基因PpBURP2在制备转基因抗非生物胁迫植物中的应用，其特征在于：所述苔藓基因PpBURP2的编码氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述苔藓基因PpBURP2核酸序列如SEQIDNO.1所示。3.一种含有权利要求1所述苔藓基因PpBURP2的重组载体，其特征在于，所述重组载体的苔藓基因PpBURP2核酸序列如SEQIDNO.1所示。4.一种生产胁迫耐性的转基因植物的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)、将苔藓基因可...

【专利技术属性】
技术研发人员：余舜武，李佳，张余，李天菲，吴金红，黎佳佳，罗利军，
申请(专利权)人：上海市农业生物基因中心，
类型：发明
国别省市：上海,31