本发明专利技术公开了一种狗牙根中一个受低温显著诱导的基因CdERF1及其应用，属于植物基因工程领域。该基因的ORF序列如SEQ ID NO.1所示，所编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；其应用是：A、通过对CdERF1基因在狗牙根不同胁迫处理表达模式的分析，推测该基因可能参与植物抗逆反应；B、利用农杆菌介导法转化到拟南芥，并研究其在转基因拟南芥中的抗逆功能，为CdERF1基因在其他植物上的应用奠定了基础；C、可用于植物转化，提高植物的耐寒能力。本发明专利技术的CdERF1基因是能够针对性调控植物耐寒能力提高的转录因子基因；且该抗逆基因来自植物本身，对环境影响较小；获得了对低温胁迫有较高耐受性的转基因拟南芥。
【技术实现步骤摘要】
狗牙根中一个受低温显著诱导的基因CdERF1及其应用
本专利技术属于植物基因工程领域，尤其涉及一种狗牙根中一个受低温显著诱导的基因CdERF1及其应用；具体地说，是一个从狗牙根(Cynodondactylon(Linn.)Pers.)中分离的耐寒性相关的新基因CdERF1。
技术介绍
低温是影响植物生长发育的重要环境因子之一，它限制了植物的地理分布，决定了农作物的生长周期。低温胁迫会导致植物体内发生一系列的变化，包括细胞膜稳定性的改变，抗氧化酶活性的变化，和渗透调节物质含量的变化等。同时，为了更好地抵御这些胁迫，植物体内进化出了胁迫信号应答的复杂而高效的调控途径。这个复杂的信号传导网络获取的刺激信号，会激活转录因子表达，通过转录因子与下游靶基因启动子区的顺式作用元件结合，从而激活或抑制这些基因的表达，最后通过基因产物对相应的信号做出应答。目前从不同的植物中克隆得到许多的转录因子，并报道在植株的非生物胁迫响应中发挥重要的作用。转录因子可以作为主要的调节子改善植物的复杂性状，研究者将与抗逆相关的转录因子分为AP2/EREBP、bZIP、Zn-fmger、NAC、MYB和WRKY六类。乙烯应答因子(ethylene-responsivefactors，ERFs)是AP2/EREBP——这一庞大转录因子家族中的一个亚组。AP2/EREBP结构域是在APETALA2蛋白中发现的，由约60个氨基酸组成，可形成一个α-螺旋和三个β-折叠片，C-端由18个氨基酸残基形成双亲性的a-螺旋可能参与同其它转录因子及DNA间的相互作用。AP2/EREBP至少含有1个AP2结构域，在植物中分布广泛，并且参与许多生物学过程，包括植物生长发育、病原菌防御、干旱、盐碱、低温等环境胁迫响应。还参与水杨酸、茉莉酸、乙炼和脱落酸等信号转导途径，而且可以作为多个信号的交叉因子发挥作用。ERFs类转录因子可以受到多种胁迫的诱导表达，同时参与不同胁迫信号转导途径的交叉应答，在植物低温胁迫应答过程中也挥了重要的作用。狗牙根(Cynodondactylon)又名拌根草、百慕大、爬根草或铺地草等，属禾本科多年生草本植物，狗牙根原产于非洲，是暖季型草的一种，广泛分布在热带、亚热带和暖温带等区域。作为暖季型“当家草种”的狗牙根，在我国应用前景十分广阔，其所带来的经济、社会和生态效益也不可估量。狗牙根具有极强的抗热性和抗旱性，但抗寒性差也不耐阴，在日平均气温24℃以上时生长良好，当日均气温下降至6～9℃时生长缓慢，开始变黄。在我国广大过渡带及其以北地区，狗牙根存在一定枯黄期，致使其观赏品质和使用价值降低。因此，低温被普遍认为是狗牙根推广应用的最大限制因素。目前，狗牙根抗寒机制研究处于起步阶段，对狗牙根抗寒性的研究以国外报道见多，且多集中在应对低温胁迫时狗牙根的质膜稳定性、抗氧化酶活性、可溶性糖和蛋白含量、光合作用等以及代谢组学变化等生理生化层面变化。这些基础理论研究，为狗牙根耐寒品质的改良提供了一定的参考依据。但同时，由于狗牙根遗传背景尚不清楚，对其在分子生物学层面的相关研究较为少见，狗牙根抗寒分子机理研究薄弱，且缺乏原创性抗寒基因。因此，狗牙根中耐寒应答基因有待于进一步发掘和分析，对狗牙根低温胁迫应答途径有待于深入研究。本专利技术以耐寒基因型狗牙根为实验材料，以前期狗牙根转录组数据为基础，经过NCBI数据库比对之后，利用RACE技术，从狗牙根中克隆出一条显著受低温诱导的ERFs基因，命名为CdERF1。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种狗牙根中一个受低温显著诱导的基因CdERF1及其应用。本专利技术的目的是这样实现的1、基本思路本专利技术涉及一个新基因，具体地说涉及从狗牙根(Cynodondactylon(Linn.)Pers.)中分离一个受低温显著诱导的基因CdERF1。本专利技术利用新近发展的高通量转录组测序技术(RNA-seq)，研究了抗寒狗牙根与低温敏感狗牙根材料在受到低温胁迫时，其全基因组水平上基因差异表达情况，从中发掘了一个受低温显著诱导的CdERF1基因；然后利用RACE技术，克隆出了CdERF1基因的全长cDNA序列；该专利技术对于狗牙根抗寒育种实践和对狗牙根抗寒机理的基础科学研究，都具有十分重要的理论和现实意义。2、具体方案①狗牙根中一个受低温显著诱导的基因CdERF1本专利技术提供了一个来自于狗牙根的基因CdERF1，其中狗牙根为极端耐寒型WBD128，保存于中国科学院武汉植物园草坪种质资源圃；该基因的ORF序列如SEQIDNO.1所示，所编码的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。②基因CdERF1的获得方法A、通过对狗牙根转录组数据进行分析，筛选出了4条显著受低温诱导的ERFs序列；B、基于筛选出的4条ERFs序列设计PCR扩增引物；C、利用狗牙根cDNA扩增ERF部分序列并测序；D、进而通过RACE-PCR技术从中获得CdERF1基因全长。③基因CdERF1的应用A、通过对CdERF1基因在狗牙根不同胁迫处理表达模式的分析，推测该基因可能参与植物抗逆反应；B、利用农杆菌介导法转化到拟南芥，并研究其在转基因拟南芥中的抗逆功能，为CdERF1基因在其他植物上的应用奠定了基础；C、可用于植物转化，提高植物的耐寒能力。3、本专利技术的优点与效果1)本专利技术的CdERF1基因是能够针对性调控植物耐寒能力提高的转录因子基因；且该抗逆基因来自植物本身，对环境影响较小；2)本专利技术对CdERF1基因转化拟南芥进行基因功能研究，获得效果如下：A、获得了对低温胁迫有较高耐受性的转基因拟南芥；B、CdERF1基因具有抵抗低温胁迫逆境的功能，为利用该基因在其他植物上的应用而提高植物抗逆性提供了理论依据及利用价值。附图说明图1是CdERF1与其他物种ERF家族转录因子保守区的氨基酸序列同源性比对；图2是CdERF1与其他物种ERF转录因子之间聚类分析；图3是CdERF1基因在低温、干旱、高盐胁迫及ABA、ACC和JA处理条件下表达模式分析；图4是转基因拟南芥CdERF1基因插入与表达验证，WT：野生型；OE1、OE2：CdERF1超表达转基因拟南芥；图5是CdERF1转基因拟南芥耐寒性表型实验，WT：野生型；OE1、OE2：CdERF1超表达拟南芥；图6是CdERF1转基因拟南芥活性氧含量检测，WT：野生型；OE1、OE2：CdERF1转基因拟南芥；图7是CdERF1转基因拟南芥耐寒生理参数变化，WT：野生型；OE1、OE2：CdERF1转基因拟南芥。具体实施方式：下面结合附图和实施例详细说明1、实施例1：狗牙根中受低温诱导的ERFs类转录因子获得通过对极端耐寒型WBD128种质和低温敏感型WBDg17狗牙根种质的转录组数据分析，在WBD128中找到四条显著受到低温诱导的ERFs序列，并分别基于这四条序列设计4对引物：ERF1-up：5’-CGCCAAGGCCAAGACTAACTT-3’，ERF1-dn：5’-CTGCCCGTAGAAGAAGTACTG-3’；ERF2-up：5’-ATGGTTAGCTTGCGGAGACGT-3’，ERF2-dn：5’-CTGTGCCGTTTTCTACGCTTG-3’；ERF3-up：5’-GCCCAAGGCCAAGACCAACT-3’，ERF本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种狗牙根中一个受低温显著诱导的基因CdERF1，其特征在于：狗牙根为极端耐寒型WBD128；该基因的ORF序列如SEQ ID NO.1所示，所编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
【技术特征摘要】
1.一种狗牙根中一个受低温显著诱导的基因CdERF1，其特征在于：狗牙根为极端耐寒型WBD128；该基因的ORF序列如SEQIDNO.1所示，所编码的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。2.按权利要求1所述的基因CdERF1的获得方法，其特征在于：A、通过对狗牙根转录组数据进行分析，筛选出了4条显著受低温诱导的ERFs序列；B、基于筛选出的4条ERFs序列设计PCR扩增引物；C、利用狗牙根cDNA...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈良，户正荣，谢燕，
申请(专利权)人：中国科学院武汉植物园，
类型：发明
国别省市：湖北,42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。