棉花基因GhDTX27在植物耐盐、干旱和冷胁迫方面的应用制造技术

本发明专利技术公开了棉花基因GhDTX27在提高植物耐盐、干旱和冷胁迫能力上的应用，所述棉花基因GhDTX27的基因ID是Gh_D06G0281。本发明专利技术通过转基因技术获得的转GhDTX27基因的拟南芥纯合系对盐、干旱和冷胁迫的耐受性显著提高，通过盐、干旱和冷处理后表型变化、叶绿素含量测定、叶片相对含水量测定、离子电导率测定、离体叶片失水测定、发芽率统计、根长伸长量的比较、幼苗鲜重变化、逆境胁迫响应基因的表达分析、抗氧化酶活性和氧化剂含量测定多种验证。以上结果说明，GhDTX27在植物耐盐、干旱和冷胁迫中扮演重要角色。

【技术实现步骤摘要】
棉花基因GhDTX27在植物耐盐、干旱和冷胁迫方面的应用
本专利技术涉及基因工程领域，具体地说，涉及一种棉花基因GhDTX27在植物耐盐、干旱和冷胁迫方面的新应用。
技术介绍
外界压力，如干旱，盐和冷会影响植物生长和作物产量，因此，植物需要适应这种生存压力。干旱和盐胁迫是影响植物发育和限制敏感性植物地理分布的关键因素，据估计，由非生物胁迫造成的农作物损失超过50％，由于环境条件恶化，损失程度将进一步加大。植物已经发展出一种称为胁迫适应的机制来增强对各种非生物和生物胁迫因子的耐受性。诱导各种胁迫相关基因被认为是植物为增强它对胁迫因子的适应性而采用的机制之一。植物处于干旱或盐胁迫条件下会导致细胞失水，渗透压升高，诱导植物的应激反应，产生次生代谢物以参与生物和非生物胁迫下的保护功能。ABA是植物最重要的次生代谢物之一，在植物生长和发育的各个方面发挥重要作用，包括对非生物胁迫的反应。干旱、冷和盐胁迫是最具破坏性的非生物胁迫因素，对全球作物生产力产生严重的负面影响，当植物受到这些胁迫时，植物中的ABA含量迅速增加，导致气孔关闭和诱导应激基因表达以应对应激反应。由于ABA合成的部位是在根部组织中，因此，它需要一个精密的运输系统将ABA运输至靶器官或组织。研究发现，多药和有毒化合物排出(MultidrugandToxicCompoundExtrusion,MATE)转运蛋白家族是与植物中ABA易位有关的蛋白质之一。棉花基因GhDTX27的基因ID为Gh_D06G0281，该基因的CDS全长为1479bp，编码多药和有毒化合物排出(MATE)转运蛋白，功能域为PF01554，分布于细胞膜。到目前为止，还没有关于该基因的功能的相关报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供了一种棉花基因GhDTX27在植物耐盐、干旱和冷胁迫方面的新应用，拓展基因GhDTX27的应用范围。本专利技术的技术方案为：棉花基因GhDTX27在提高植物耐盐、干旱和冷胁迫能力上的应用，所述棉花基因GhDTX27的基因ID是Gh_D06G0281。进一步地，所述应用为通过在植物中过表达棉花基因GhDTX27，从而提高植物耐盐、干旱和冷胁迫能力。本专利技术还公开了一种提高植物耐盐、干旱和冷胁迫能力的方法，将外源基因利用植物表达载体，经农杆菌介导转化到植物中获得耐盐、干旱和冷胁迫的转基因植物；所述外源基因为：棉花基因GhDTX27或棉花基因GhDTX27的CDS序列或由GhDTX27基因或其CDS序列经取代、缺失或添加一个或几个核苷酸且具有同等功能的衍生核苷酸序列；所述棉花基因GhDTX27的基因ID是Gh_D06G0281。本专利技术利用高通量测序研究棉花耐盐、干旱和冷胁迫的主效基因。从转录组水平，我们发现编码多药和有毒化合物排出(MATE)转运蛋白的基因GhDTX27具有显著差异的表达水平。植物中MATE转运蛋白具有转运底物特异性，在次生代谢物转运中发挥重要作用，对处于非生物胁迫中的植物具有保护作用。我们分析并构建了MATE功能基因成员GhDTX27(Gh_D06G0281)的转基因纯合系。GhDTX27基因在盐、干旱和冷胁迫下具有显著的调节作用，表明它是MATE基因中一个重要的功能成员。本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术通过转基因技术获得的转GhDTX27基因的拟南芥纯合系对盐、干旱和冷胁迫的耐受性显著提高，通过盐、干旱和冷处理后表型变化、叶绿素含量测定、叶片相对含水量测定、离子电导率测定、离体叶片失水测定、发芽率统计、根长伸长量的比较、幼苗鲜重变化、逆境胁迫响应基因的表达分析、抗氧化酶活性和氧化剂含量测定多种验证。以上结果说明，GhDTX27在植物耐盐、干旱和冷胁迫中扮演重要角色。附图说明图1是本专利技术实施例提供的盐、干旱和冷胁迫下棉花根、茎和叶中的GhDTX27基因相对表达量示意图。A：在250mMNaCl条件下GhDTX27基因在根、茎和叶中的相对表达量；B：在15％PEG-6000条件下GhDTX27基因在根、茎和叶中的相对表达量；C：在4℃条件下GhDTX27基因在根、茎和叶中的相对表达量。图2是本专利技术实施例提供的转GhDTX27拟南芥T1和T2代的筛选情况。A：PCR检测T1代转基因拟南芥的转化结果，M为Marker2000，1-11为转化系，12为阳性对照(pWM101-GhDTX27)，13为阴性对照(WT)；B：通过qRT-PCR分析T2代转基因拟南芥中GhDTX27的表达水平。图3是本专利技术实施例提供的在0，0.5，1和2μMABA条件下野生型(WT)和转GhDTX27基因系(OE-2，OE-3和OE-9)根长和鲜重比较分析。其中A、B分别为发芽表型及发芽率数据统计，C、D、E分别为根长表型、根长伸长量和鲜重变化。图4是本专利技术实施例提供的在0，100，200和300mM甘露醇条件下野生型(WT)和转GhDTX27基因系(OE-2，OE-3和OE-9)根长和鲜重比较分析。其中A、B分别为发芽表型及发芽率数据统计，C、D、E分别为根长表型、根长伸长量和鲜重变化。图5是本专利技术实施例提供的在0，100，150和200mMNaCl条件下野生型(WT)和转GhDTX27基因系(OE-2，OE-3和OE-9)根长和鲜重比较分析。其中A、B分别为发芽表型及发芽率数据统计，C、D、E分别为根长表型、根长伸长量和鲜重变化。图6是本专利技术实施例提供的在4℃和正常条件下(22℃)条件下野生型(WT)和转GhDTX27基因系(OE-2，OE-3和OE-9)根长和鲜重比较分析。其中A、B分别为发芽表型及发芽率数据统计，C、D、E分别为根长表型、根长伸长量和鲜重变化。图7是本专利技术实施例提供的野生型和转GhDTX27基因拟南芥在盐、干旱和冷胁迫下的生理特性。A：盐、干旱和冷胁迫下野生型和转基因系的表型；B：盐、干旱和冷胁迫下野生型和转基因系的叶绿素含量；C：盐、干旱和冷胁迫下野生型和转基因系的叶片相对含水量；D：盐、干旱和冷胁迫下野生型和转基因系的离子电导率；E：盐、干旱和冷胁迫下野生型和转基因系的离体叶片失水。图8是本专利技术实施例提供的盐、干旱和冷胁迫下转基因系MDA和H2O2的含量示意图。图9是本专利技术实施例提供的野生型和转基因拟南芥中抗氧化酶(POD、SOD、CAT)活性示意图。图10是本专利技术实施例提供的野生型和转基因拟南芥中逆境胁迫响应基因(AtABF4，AtSOS1，AtCBL1和AtRD29B)的表达水平示意图。具体实施方式下述实施例中所使用的方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明均可从商业途径获得。实施例1植物转化和过表达GhDTX27拟南芥筛选通过特异性引物(F：CGGATCCATGGATGGTGCCCATCGG(SEQIDNo.1)；R：GGTCGACTCATTTCGCCCACCTTTTAAC(SEQIDNo.))，克隆目的基因GhDTX27，并构建pWM101-35S:GhDTX27重组载体，转化农杆菌GV3101感受态细胞，通过蘸花法侵染野生型拟南芥(Col-0)。用于转化的渗透培养基包含MS4.3g/L，蔗糖50g/l(5％)，MES0.5g/l，Silwet-77200μl/l(0.02％)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.棉花基因GhDTX27在提高植物耐盐、干旱和冷胁迫能力上的应用，所述棉花基因GhDTX27的基因ID是Gh_D06G0281。

【技术特征摘要】
1.棉花基因GhDTX27在提高植物耐盐、干旱和冷胁迫能力上的应用，所述棉花基因GhDTX27的基因ID是Gh_D06G0281。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用为通过在植物中过表达棉花基因GhDTX27，从而提高植物耐盐、干旱和冷胁迫能力。3.提高植物耐盐、干旱和冷胁迫能力的方法，其特征在于，将外源...

【专利技术属性】
技术研发人员：路普，胡阳光，董琪，周忠丽，许艳超，蔡小彦，王星星，王玉红，侯宇清，王坤波，刘方，
申请(专利权)人：中国农业科学院棉花研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41