一种植物抗旱相关蛋白ZmNAC43及其编码基因和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种植物抗旱相关蛋白ZmNAC43及其编码基因和应用。本发明专利技术提供的蛋白质，命名为ZmNAC43蛋白，为序列表的序列1所示的蛋白质。编码ZmNAC43蛋白的基因，命名为ZmNAC43基因，也属于本发明专利技术的保护范围。本发明专利技术还保护一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：在出发植物中导入ZmNAC43基因，得到与所述出发植物相比抗旱性降低的转基因植物。本发明专利技术还保护一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：在出发植物中导入抑制ZmNAC43基因表达的物质，得到与所述出发植物相比抗旱性增加的转基因植物。本发明专利技术对于研究植物抗旱机制，培育干旱耐逆或干旱敏感植物具有应用价值，对于植物育种具有应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种植物抗旱相关蛋白ZmNAC43及其编码基因和应用
本专利技术涉及一种植物抗旱相关蛋白ZmNAC43及其编码基因和应用。
技术介绍
植物在长期的进化过程中形成了复杂而高效的应答机制，从分子、细胞、生理和生化水平做出适应性调整，以抵御和适应逆境胁迫。转录因子在植物应答逆境过程中起着关键的调控作用。当植物遭受逆境时，会通过一系列的信号转导途径激活转录因子。被激活的转录因子与相应的顺式作用元件特异结合，激活下游一系列抗逆相关基因的表达，从而提高植物对逆境胁迫的抗性。因而转录因子在提高植物抗逆性方面有着广泛的应用前景，在作物抗逆育种过程中通过转入转录因子能够使作物的抗逆得到更为根本、更为综合的改良。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种植物抗旱相关蛋白ZmNAC43及其编码基因和应用。本专利技术提供的蛋白质，获自玉米合344自交系，命名为ZmNAC43蛋白，为如下(a)或(b)或(c)或(d)：(a)序列表的序列1所示的蛋白质；(b)将序列1进行一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与植物抗旱性相关的由其衍生的蛋白质；(c)来源于玉米且与(a)具有95％以上同一性且与植物抗旱性相关的蛋白质；(d)在(a)或(b)或(c)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。标签具体如表1所示。表1标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDLHA9YPYDVPDYA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。编码ZmNAC43蛋白的基因，命名为ZmNAC43基因，也属于本专利技术的保护范围。ZmNAC43基因为如下(1)或(2)或(3)或(4)所述的DNA分子：(1)编码区如序列表中序列2所示的DNA分子；(2)与(1)具有75％以上同一性且编码植物抗旱性相关蛋白的DNA分子；(3)来源于玉米且与(1)具有90％以上同一性且编码植物抗旱性相关蛋白的DNA分子；(4)在严格条件下与(1)杂交且编码植物抗旱性相关蛋白的DNA分子。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75％以上同一性，可为80％、85％、90％或95％以上的同一性。含有ZmNAC43基因的表达盒、重组载体或重组菌均属于本专利技术的保护范围。所述重组载体具体可为重组表达载体。可用现有的表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。使用所述基因构建重组表达载体时，可在其转录起始核苷酸前加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用所述基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物或转基因微生物进行鉴定及筛选，可对所用表达载体进行加工，如加入在植物或微生物中表达可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。从转基因安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以表型筛选。所述重组载体具体可为：将序列表的序列2所示的双链DNA分子插入pROK2载体的多克隆位点(例如SmaI酶切位点)，得到的重组质粒pROK2-ZmNAC43。本专利技术还保护ZmNAC43蛋白的应用，为如下(Ⅰ)或(Ⅱ)：(Ⅰ)调控植物的抗旱性；(Ⅱ)降低植物的抗旱性。本专利技术还保护一种植物育种方法，包括如下步骤：提高目的植物中ZmNAC43蛋白的活性和/或含量，从而降低植物的抗旱性。本专利技术还保护ZmNAC43基因在培育抗旱性降低的转基因植物中的应用。本专利技术还保护一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：在出发植物中导入ZmNAC43基因，得到与所述出发植物相比抗旱性降低的转基因植物。本专利技术还保护一种植物育种方法，包括如下步骤：降低目的植物中ZmNAC43蛋白的活性和/或含量，从而增加植物的抗旱性。本专利技术还保护一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：在出发植物中导入抑制ZmNAC43基因表达的物质，得到与所述出发植物相比抗旱性增加的转基因植物。以上任一所述植物为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物具体为拟南芥。所述拟南芥具体可为哥伦比亚生态型拟南芥。所述单子叶植物具体为禾本科植物。所述禾本科植物具体可为玉米。本专利技术提供了一种与植物抗旱性相关的蛋白质及其编码基因，将编码基因导入植物后，植物对干旱胁迫的抗逆性显著降低(ROS清除能力和脯氨酸生物合成被减弱，从而抗旱性降低)。本专利技术对于研究植物抗旱机制，培育干旱耐逆或干旱敏感植物具有应用价值，对于植物育种具有应用前景。附图说明图1为ZmNAC43基因在干旱胁迫下的表达模式。图2为萌发率试验的结果。图3为根长和鲜重试验的结果。图4为气孔和失水率的测定的结果。图5为脯胺酸含量的测定的结果。图6为细胞膜损伤分析的结果。图7为细胞的活性氧含量的结果。具体实施方式以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。哥伦比亚生态型拟南芥又称野生型拟南芥，用WT表示。植物表达载体pROK2，简称pROK2载体。从玉米自交系合344中发现一个新蛋白，命名为ZmNAC43蛋白，如序列表的序列1所示。将编码ZmNAC43蛋白的基因命名为ZmNAC43基因，开放阅读框如序列表的序列2所示。实施例中的土指的是人工土(蛭石：珍珠岩：黑土＝1:1:3；体积比)。拟南芥的培养条件：温度为22±2℃，光照强度为400μmol·m-2·s-1，光周期为16h光照/8h黑暗，相对湿度为65-75％。玉米的培养条件：温度为27℃、光周期为16h光照/8h黑暗，相对湿度为70-75％。实施例1、干旱胁迫下ZmNAC43基因在玉米叶和根中的表达模式1、利用300mM甘露醇处理三叶一心时期玉米自交系合344的幼苗，于处理不同时间点(0h、1h、3h、6h、12h)分别对根系和叶片进行取样，液氮速冻，-80℃保存。2、利用TRIzol试剂(Invitrogen)提取总的RNA。3、使用ReverTraAceqPCRRTMasterMixwithgDNARemover(TOYOBO)进行反转录。4、使用Bio-RadChromo4real-timePCR系统进行实时定量PCR。玉米Actin1(GRMZM2G126010_T01)和Ubi-2(GRMZM2G419891_T04)作为内参标准化数据。相对表达水平利用2-△△CT方法计算。ZmNAC43基因在0h的表达水平设为1，计算其他时间点的相对表达水平。每一个样品进行三次独立的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白质，为如下(a)或(b)或(c)或(d)：(a)序列表的序列1所示的蛋白质；(b)将序列1进行一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与植物抗旱性相关的由其衍生的蛋白质；(c)来源于玉米且与(a)具有95％以上同一性且与植物抗旱性相关的蛋白质；(d)在(a)或(b)或(c)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，为如下(a)或(b)或(c)或(d)：(a)序列表的序列1所示的蛋白质；(b)将序列1进行一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与植物抗旱性相关的由其衍生的蛋白质；(c)来源于玉米且与(a)具有95％以上同一性且与植物抗旱性相关的蛋白质；(d)在(a)或(b)或(c)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的基因。3.如权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因为如下(1)或(2)或(3)或(4)所述的DNA分子：(1)编码区如序列表中序列2所示的DNA分子；(2)与(1)具有75％以上同一性且编码植物抗旱性相关蛋白的DNA分子；(3)来源于玉米且与(1)具有90％以上同一性且编码植物抗旱性相关蛋白的DNA分子；(4)在严格条件下与(1)杂交且编码植物抗旱性相关蛋白...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺琳，边境，徐晶宇，杨克军，赵长江，
申请(专利权)人：黑龙江八一农垦大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23