一种提高植物抗逆性的转录因子制造技术

本发明专利技术属于生物技术和植物学领域；具体涉及一种提高植物抗逆性的转录因子ScABI3，具有SEQ ID NO.3所示的核苷酸序列，同源性不小于51%的其它序列；以及如SEQ ID NO.4所示的氨基酸序列，同源性不小于51%的其它序列。ScABI3基因具有明显提高植株抗逆境胁迫的功能。

A Transcription Factor for Improving Plant Stress Resistance

【技术实现步骤摘要】
一种提高植物抗逆性的转录因子
本专利技术属于生物技术和植物学领域；具体涉及一种提高植物抗逆性的转录因子。
技术介绍
脱落酸(abscisicacid,ABA)是维管束植物在水分胁迫下产生的应对逆境反应以及信号转导过程的一个关键植物激素，它能调控植物的蒸腾、耐干性、种子成熟以及休眠等过程，还能抑制侧根和花序形成。高等植物中ABA的生物合成主要通过C40间接途径由类胡萝卜素合成，包括玉米黄素环氧化酶(zeaxanthinepoxidase，ZEP)催化玉米黄素(zeaxanthin)转化为黄质素(violaxanthin)，9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoiddioxygenase，NCED)再催化9-顺式-新黄素(9-cis-neoxanthin)产生黄氧素(xanthoxin)，黄氧素在短链醇脱氢酶(short-chainalcoholdehydrogenase)ABA2的作用下转化为脱落酸醛，最后，脱落酸醛在脱落酸醛氧化酶(abscisicaldehydeoxidase，AAO)的作用下生成ABA。研究证明ABA在蕨类植物和被子植物等维管束植物中具有非常保守的功能。ABI3(abscisicacidinsensitive3)是植物特有的含B3(TheBasic3-DNABindingDomain，B3-DBD)结构域的转录因子，在ABA信号传导过程中位于关键环节，是调控种子成熟的关键因子，同时参与植物的组织分化、干旱忍耐、叶绿体降解、侧根发育等其他生物过程。ABA分子调控机制在维管植物中研究较多，但早期登陆的苔藓植物中，仅见ABI3调控小立碗藓植株体获得耐干性以及提高苔藓抗冻性的报道，认为ABA在苔藓脱水和干燥过程中起到了关键作用；而对于极端耐干藓类(dessicationtolerancemoss)ABA调控机制尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：以极端耐干藓类齿肋赤藓(Syntrichiacaninervis)为材料，探究其内源ABA及相关基因在非生物胁迫下的表达，同时利用转录组数据，挖掘出一个ABA信号转导关键基因ScABI3，系统研究ScABI3基因在非生物胁迫下的基因表达模式及基因抗逆功能。本专利技术的技术方案：一、一种提高植物抗逆性的转录因子ScABI3，具有SEQIDNO.3所示的核苷酸序列，同源性不小于51％的其它序列；以及如SEQIDNO.4所示的氨基酸序列，同源性不小于51％的其它序列。进一步优选设计，具有SEQIDNO.3所示的核苷酸序列；以及如SEQIDNO.4所示的氨基酸序列。二、用于扩增上述转录因子ScABI3的特异性引物对，包括其具有上游引物序列如SEQIDNO.1和下游引物序列SEQIDNO.2所示。本专利技术的有益效果：1.利用UPLC-MS法测定出齿肋赤藓存在内源ABA，且在干旱胁迫下含量明显发生变化。具体为：0h到2h内源ABA含量变化不显著，4h明显升高达到最高值，6h以后开始下降但仍然高于对照。首次实验证实了耐干藓类中的确存在内源ABA含量的动态变化。2.通过实时荧光定量PCR方法分析齿肋赤藓ABA合成及信号转导通路中关键基因在非生物胁迫下的基因表达模式。结果表明：ABA合成关键基因ZEP和NCED3，以及ABA信号转导基因ABI1、SnRK2和ABI3在干旱、复水、ABA、冷和盐胁迫下均发生变化，暗示ABA能够参与齿肋赤藓应对非生物胁迫的过程。3.基于齿肋赤藓转录组数据库所注释的ABI3unigene片段信息，从齿肋赤藓中克隆获得一个ScABI3基因。该基因全长1695bp，编码564个氨基酸，具有保守的B1、B2和B3结构域，属于B3家族转录因子，其氨基酸序列与小立碗藓同源性为69％，玉米60％，拟南芥51％，油菜47％，辣椒45％。系统发育树聚类发现ScABI3属于苔藓植物支系，在进化上与被子植物相距较远，与小立碗藓PpABI3C蛋白亲缘关系最近。4.对所克隆的ScABI3基因特性进行研究，发现其编码的蛋白在细胞核有表达信号，说明ScABI3转录因子定位在细胞核中；通过不同片段截短实验证明ScABI3转录因子具有自激活活性，其激活区域位于C端518-564bp碱基内。构建齿肋赤藓cDNA文库，通过酵母双杂从文库中筛选到丝氨酸/苏氨酸激酶、亚硫酸盐还原酶黄素蛋白α组分和UDP-糖基转移酶3个可能与ScABI3互作的蛋白。5.将ScABI3基因遗传转化至拟南芥中验证其功能。结果表明：转ScABI3基因拟南芥在种子萌发、幼苗生长及成苗阶段均可显著增加抗盐、抗旱及减少ABA敏感性的能力，分析发现其抗非生物胁迫能力的提高是通过ROS相关清除酶类活性增加、渗调物质积累、光合作用增强以及叶片气孔大小调节而共同完成。此外，非生物胁迫下ScABI3基因能够诱导盐胁迫相关基因的表达，同时诱导AIP2基因表达，减少对ABA的敏感性。附图说明附图1为PCR扩增齿肋赤藓ABI3基因；其中M：DL2000分子量标准；1-3：PCR产物；附图2为ScABI3转基因拟南芥T3代表达量分析；附图3为非生物胁迫下转基因拟南芥的萌发能力；附图4为非生物胁迫下转基因拟南芥种子萌发率和子叶出现率；附图5为非生物胁迫下转基因拟南芥幼苗的抗逆分析；附图6为非生物胁迫下转基因拟南芥幼苗的鲜重和侧根数；附图7为非生物胁迫下转基因拟南芥植株的抗逆能力分析；附图8为非生物胁迫下转基因拟南芥成苗的鲜重和存活率；附图9为非胁迫处理下转基因拟南芥内源ABA含量。具体实施方式实施例1、齿肋赤藓ABI3基因克隆与分析以古尔班通古特沙漠中广泛分布的极端耐干苔藓——齿肋赤藓为研究材料。实验材料植物材料：野外采集的齿肋赤藓完全复水后，选取配子体为材料。菌株与载体：大肠杆菌DH5α购自北京全式金生物公司，pMD19-T克隆载体购自TaKaRa公司。药品和试剂：RNA提取试剂盒、琼脂糖凝胶回收试剂盒、质粒提取试剂盒、PCR产物纯化试剂盒购自OMEGA公司，反转录试剂盒、ExTaq高保真聚合酶购自TaKaRa公司，α-半乳糖苷酶显色底物购自Solarbio公司，引物由苏州金唯智公司合成，DNA测序由华大基因公司完成。溶液配制：氨苄青霉素(Ampicillin)：将粉末用ddH2O溶解，储存浓度为100mg/mL，抽滤灭菌，工作浓度为50mg/L，-20℃保存备用。IPTG：异丙基硫代半乳糖苷，粉末溶于ddH2O中，母液浓度为1M，过滤除菌后，-20℃保存。使用浓度为0.25μM。X-α-Gal：5-溴-4-氯-3-吲哚-α-D-半乳糖苷，粉末溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，母液浓度为20mg/mL，过滤除菌后，-20℃避光保存。使用浓度为40μg/mL。培养基配制：LB培养基：蛋白胨10g/L，NaCl10g/L，酵母提取物5g/L，pH7.0，121℃高压灭菌20min，常温保存。固体培养基加入琼脂12g/L。实验方法：总RNA提取与cDNA的合成。ScABI3基因克隆引物设计：根据NCBI中已公布的拟南芥、玉米和小立碗藓ABI3基因序列，对齿肋赤藓转录组数据库进行本地Blast，去除冗余后筛选得到一个同源性较高的unigene序列，利用Primer5软件设计引物，对该序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高植物抗逆性的转录因子

【技术特征摘要】
1.一种提高植物抗逆性的转录因子ScABI3，其特征在于：如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列，同源性不小于51%的其它序列；以及氨基酸序列，如SEQIDNO.4所示，同源性不小于51%的其它序列。2.根据权利要求1所述的一种提高植物抗逆性的转录...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一弓，张道远，张荟荟，李学森，刘梦，柯梅，张学洲，兰吉勇，史伟，
申请(专利权)人：新疆畜牧科学院草业研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65