本发明专利技术提供了一种二穗短柄草抗旱抗盐基因编码蛋白的应用。该基因的核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示的序列或与SEQ ID NO.1所示的序列互补的核苷酸序列。该蛋白质由权利要求1所述的基因编码得到，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。所述基因用于在提高植物对干旱和盐胁迫的耐受性方面的应用。本发明专利技术所述基因调节植物通过透物质的积累，保持细胞水分；通过提高抗氧化酶系统活力，减少ROS积累，降低活性氧造成的细胞膜氧化损伤；通过在干旱下加快气孔关闭，减少通过蒸腾作用损失的水分和提高胁迫相关基因的表达水平等途径提高转基因烟草的抗旱和抗盐能力。并且该基因的转基因烟草对干旱和盐胁迫的耐受性依赖于ABA合成的调节和ABA信号通路。
【技术实现步骤摘要】
二穗短柄草抗旱抗盐基因及其编码蛋白质与应用
本专利技术属于生物基因工程
，特别涉及到二穗短柄草抗旱抗盐基因及表达载体和其编码蛋白质与应用。
技术介绍
干旱、高盐等不利环境通过影响植物的光合作用、脂质代谢与蛋白质合成代谢等过程影响植物的正常生长发育，并造成作物减产、品质下降。生态失衡和环境污染使植物的生长环境更加复杂，并不断恶化，植物的正常生长受到严重威胁。因为不能像动物一样通过自身移动到有利的位置来躲避环境胁迫，植物在进化过程中形成了在分子、细胞和生理水平上感知、传递和响应各种胁迫的完整系统。阐明植物抗逆机制，在此基础上培育抗逆植物(作物)新品种的研究正日益受到人们的重视。与传统育种方法相比，转基因技术因为周期短、效率高等优点，被越来越多地应用到农业科学与实践之中。近年来随着生物信息学、基因组学、测序技术等的快速发展，越来越多的与植物抗逆相关的基因及基因家族被鉴定和克隆，为作物育种提供了良好的资源和理论基础。14-3-3作为接头蛋白通过与被磷酸化了的靶蛋白相结合进而改变靶蛋白的定位、活性、稳定性等生理特性，在多种植物生命进程中发挥广泛而重要的调节作用。14-3-3通过与蛋白互作可以参与调节基础代谢，光信号通路，植物激素信号转导等多种生理过程；越来越多的研究表明14-3-3在逆境胁迫应答中也发挥重要作用。近些年来，在拟南芥、大豆等物种中的研究表明，14-3-3蛋白通过调节气孔运动、根部运动、激素信号、基础代谢和应激反应等在干旱、盐、冷、重金属毒害等非生物逆境胁迫应答中发挥作用。二穗短柄草是早熟禾亚科植物，具有基因组小、生长周期短、自花授粉、个体小、以及遗传转化操作简便、突变体易获得等特征，较水稻等其他模式植物，二穗短柄草更适合作为包括小麦、大麦在内的温带禾谷类作物功能基因组研究的模式植物。随着2010年二穗短柄草二倍体株系Bd21基因组测序的完成，二穗短柄草作为一种新兴的禾本科模式植物越来越受到关注。鉴定二穗短柄草抗逆基因并分析其功能有助于推动对小麦、大麦等农作物非生物胁迫响应相关基因的研究。在二穗短柄草中分离得到抗旱、抗盐功能基因，为运用基因工程技术提高作物对干旱和盐胁迫的耐受性，提供了更加丰富的抗逆优良候选基因。
技术实现思路
本专利技术提供了二穗短柄草抗旱基因BdGF14a及其表达载体和其编码蛋白和应用，为作物抗逆尤其是抗旱、抗盐提供了一种新的基因及应用。按照本专利技术的第一方面，提供了一种植物抗旱抗盐基因，该基因的核苷酸序列为SEQIDNO.1所示序列或与SEQIDNO.1所示序列互补的序列。按照本专利技术的另一方面，提供了一种植物蛋白质，该蛋白质由权利要求1所述的基因编码得到，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。优选地，该蛋白质在细胞核、细胞质和细胞膜中表达。按照本专利技术的另一方面，提供了一种重组表达载体，该载体含有权利要求1所述的基因；优选地，该载体还含有报告基因；优选地，所述报告基因为绿色荧光蛋白基因。按照本专利技术的另一方面，提供了一种工程菌，含有权利要求4所述的重组表达载体；优选地，所述工程菌为大肠杆菌。按照本专利技术的另一方面，提供了所述基因在提高植物对干旱和盐胁迫的耐受性方面的应用。优选地，所述基因通过提高植物抗氧化系统活力来清除植物活性氧，以此降低活性氧对细胞造成的氧化损伤；优选地，所述抗氧化系统为过氧化氢酶系统、过氧化物酶系统、超氧化物歧化酶系统和羟自由基清除系统中的至少一种。优选地，所述基因在干旱和盐胁迫环境下通过促进植物长出发达的根系，提高植物对干旱和盐胁迫的耐受性。优选地，所述基因通过诱导蔗糖合成酶基因和可溶性糖合成基因表达，增加植物细胞中蔗糖和可溶性糖积累，从而使细胞内的渗透压提高，提高植物对干旱和盐胁迫的耐受性。优选地，所述基因通过参与ABA信号途径，提高植物对干旱和盐胁迫的耐受性；优选地，所述基因通过增强对外源ABA信号途径的敏感性，参与ABA信号途径介导的植物气孔关闭，上调ABA信号通路基因的表达，并调节盐胁迫基因的表达，提高植物对干旱和盐胁迫的耐受性。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：(1)本专利技术所述基因过表达提高了转基因植株对干旱和盐胁迫的耐受性。干旱和盐胁迫使植物细胞内活性氧ROS含量升高，造成细胞膜及细胞内不可逆的氧化损伤；降低CO2摄入量引起光呼吸作用增强，阻碍ATP合成等，最终引起光合作用等多种重要生理过程受阻，导致作物产量下降。本专利技术所述基因调节植物通过关闭气孔减少通过蒸腾作用损失的水分；长出更多更发达的根系保证水分的吸收；提高抗氧化酶系统中过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等酶活力及时清除活性氧ROS，以此降低活性氧对细胞造成的氧化损伤；提高渗透物质脯氨酸和可溶性糖的积累，增强膜系统的稳定性，提高植物对干旱和高盐胁迫的耐受性。(2)本专利技术所述蛋白定位在细胞核、细胞质和细胞膜中，对生物体在面对干旱和高盐环境时，该蛋白在细胞中存在普遍的调节作用，在外界干旱胁迫响应中发挥着重要作用。附图说明图1是利用荧光倒置显微镜观察BdGF14g基因的报告基因绿色荧光蛋白的表达。图2是BdGF14a转基因烟草株系转录表达水平的半定量分析。图3是BdGF14a转基因草抗旱、抗盐表型分析；其中图3(a)将在MS固体培养基上正常生长两周的转基因及野生型烟草幼苗移栽至营养土中继续生长三周，干旱处理4周和浇水恢复3周，观察其表型；及500mM氯化钠处理4周后，观察其表型；图3(b)离体叶片失水率分析；图3(c)复水3周和氯化钠处理4周后，各转基因株系及野生型烟草的存活率分析。误差线用±SE表示。用Student’st检验进行差异分析，星号代表转基因株系与对照株系(WT和VC)之间存在显著(*P<0.05)或极显著(**P<0.01)差异。图4是BdGF14a转基因株系及野生型烟草的气孔运动分析；(a)取4周大的WT，VC和BdGF14a转基因烟草幼苗的叶片进行脱水，200mM氯化钠和50μMABA处理后在荧光倒置显微镜下观察其气孔张开情况，Scalebar＝5μM。(b)气孔开度的统计分析。数据＝平均数±SE。用Student’st检验进行差异分析，星号代表转基因株系与对照株系的气孔开度差异(WT和VC)之间存在显著(*P<0.05)或极显著(**P<0.01)差异。图5是BdGF14a转基因株系及野生型烟草的根长分析。(a)将在MS固体培养基上正常生长2周的转基因烟草及野生型烟草幼苗转移到分别含有10μMABA，150mM甘露醇，100mM氯化钠和甘露醇/氯化钠+0.1mM钨酸钠的培养基上处理2周，观察其根长生长情况；(b)测量正常生长条件下及处理后各转基因株系及野生型烟草幼苗根长并统计结果。数据＝平均数±SE。用Student’st检验进行差异分析，星号代表转基因株系与对照株系(WT和VC)之间存在显著(*P<0.05)或极显著(**P<0.01)差异。图6为BdGF14a转基因株系及野生型烟草生理指标的测量；分别取正常生长条件及干旱或高盐处理下BdGF14a基因过表达烟草株系及野生型烟草的叶片，测量其(a)离子渗漏(Ionsleakage)、(b)丙二醛(MDA)含量、(c)脯氨酸(P本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种植物抗旱抗盐基因，其特征在于，该基因的核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示序列或与SEQ ID NO.1所示序列互补的序列。
【技术特征摘要】
1.一种植物抗旱抗盐基因，其特征在于，该基因的核苷酸序列为SEQIDNO.1所示序列或与SEQIDNO.1所示序列互补的序列。2.一种植物蛋白质，其特征在于，该蛋白质由权利要求1所述的基因编码得到，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。3.如权利要求2所述的蛋白质，其特征在于，该蛋白质在细胞核、细胞质和细胞膜中表达。4.一种重组表达载体，其特征在于，该载体含有权利要求1所述的基因；优选地，该载体还含有报告基因；优选地，所述报告基因为绿色荧光蛋白基因。5.一种工程菌，其特征在于，含有权利要求4所述的重组表达载体；优选地，所述工程菌为大肠杆菌。6.如权利要求1所述基因在提高植物对干旱和盐胁迫的耐受性方面的应用。7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述基因通过提高植物抗氧化系统活力来清除植物活性氧，以此降低活性...
【专利技术属性】
技术研发人员：何光源，杨广笑，常俊丽，张扬，赵洪艳，何圆，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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