玉米3-磷酸甘油脱氢酶ZmGPDH4及其编码基因在调控植物耐逆性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了玉米3‑磷酸甘油脱氢酶ZmGPDH4及其编码基因在调控植物耐逆性中的应用。本发明专利技术以玉米GPDH基因家族成员ZmGPDH4为研究对象，将其转入拟南芥突变体获得T3代纯合转化子。选取其中COM‑1和COM‑2两个转化子进行抗病功能鉴定。以拟南芥突变体为对照，研究ZmGPDH4转基因拟南芥在病菌胁迫下的3‑磷酸甘油、甘油含量及生理表型的变化。结果表明：在病菌Pst DC3000胁迫处理条件下，ZmGPDH4转基因拟南芥中3‑磷酸甘油、甘油含量显著高于拟南芥突变体，且ZmGPDH4转基因拟南芥的感病情况显著优于对照。表明ZmGPDH4能显著提高转基因植物的抗病能力，ZmGPDH4作为耐逆基因可以被应用于培育玉米耐逆品种。

Application of zmgpdh4 and its coding gene in plant stress tolerance regulation

【技术实现步骤摘要】
玉米3-磷酸甘油脱氢酶ZmGPDH4及其编码基因在调控植物耐逆性中的应用
本专利技术属于生物
，具体涉及玉米3-磷酸甘油脱氢酶ZmGPDH4及其编码基因在调控植物耐逆性中的应用。
技术介绍
提高作物耐逆能力已成为当前农业及畜牧业领域技术研究的热点和难点，也是目前亟需解决的重大问题。近几年来，随着功能基因组学及分子生物学的发展，挖掘耐逆关键基因，利用基因工程技术培育具有良好耐逆性状的作物新品种已经成为有效提高作物耐逆能力的手段之一。3-磷酸甘油(Glycerol-3-phosphate/G-3-P)是油脂代谢过程中的一个重要中间产物，参与植物体内多种生理生化过程。3-磷酸甘油可以通过3-磷酸甘油磷酸化酶(GPP)去磷酸化为甘油，还可作为甘油脂类(包括三酰甘油、甘油磷脂和甘油糖脂)的合成前体。3-磷酸甘油脱氢酶(Glycerol-3-phosphateDehydrogenase，GPDH)催化3-磷酸甘油和磷酸二羟丙酮之间的可逆氧化还原反应，这类酶广泛存在于各种生物体中，且具有组织特异性和细胞定位特异性。目前除了模式植物拟南芥和一些藻类，GPDH家族在其他高等植物中研究报道的很少，尤其在玉米中尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何调控植物耐逆性。为了解决上述技术问题，本专利技术首先提供了ZmGPDH4蛋白质的新用途。本专利技术提供了ZmGPDH4蛋白质在调控植物耐逆性中的应用。本专利技术还提供了ZmGPDH4蛋白质在调控植物甘油及3-磷酸甘油含量中的应用。上述应用中，所述ZmGPDH4蛋白质是如下a)或b)或c)或d)所示的蛋白质：a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质；b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质；d)与序列2所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。为了使a)中的蛋白质便于纯化，可在序列表中序列2所示的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。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-myc10EQKLISEEDL上述c)中的蛋白质，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。上述c)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述c)中的蛋白质的编码基因可通过将序列1所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。上述d)中，“同源性”包括与本专利技术的序列2所示的氨基酸序列具有75％或更高，或80％或更高，或85％或更高，或90％或更高，或95％或更高同源性的氨基酸序列。为了解决上述技术问题，本专利技术又提供了与ZmGPDH4蛋白质相关的生物材料的新用途。本专利技术提供了与ZmGPDH4蛋白质相关的生物材料在调控植物耐逆性中的应用。本专利技术还提供了与ZmGPDH4蛋白质相关的生物材料在调控植物甘油及3-磷酸甘油含量中的应用。本专利技术还提供了与ZmGPDH4蛋白质相关的生物材料在培育耐逆性提高的转基因植物中的应用。所述生物材料为下述A1)至A12)中的任一种：A1)编码ZmGPDH4蛋白质的核酸分子；A2)含有A1)所述核酸分子的表达盒；A3)含有A1)所述核酸分子的重组载体；A4)含有A2)所述表达盒的重组载体；A5)含有A1)所述核酸分子的重组微生物；A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物；A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物；A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物；A9)含有A1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系；A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系；A12)含有A4)所述重组载体的转基因植物细胞系。上述应用中，A1)所述核酸分子为如下1)或2)或3)所示的基因：1)其编码序列是序列1所示的cDNA分子或基因组DNA分子；2)与1)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码ZmGPDH4蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的核苷酸序列杂交，且编码ZmGPDH4蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子。其中，所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA，如mRNA或hnRNA等。本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本专利技术的编码ZmGPDH4蛋白质的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有编码ZmGPDH4蛋白质的核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码ZmGPDH4蛋白质且具有相同功能，均是衍生于本专利技术的核苷酸序列并且等同于本专利技术的序列。这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本专利技术的编码序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的核苷酸序列具有75％或更高，或85％或更高，或90％或更高，或95％或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可以用百分比(％)表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。上述75％或75％以上同一性，可为80％、85％、90％或95％以上的同一性。上述应用中，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；或，0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。上述应用中，A2)所述的含有编码ZmGPDH4蛋白质的核酸分子的表达盒是指能够在宿主细胞中表达ZmGPDH4蛋白质的DNA，该DNA不但可包括启动ZmGPDH4转录的启动子，还可包括终止ZmGPDH4转录的终止子。进一步的，所述表达盒还可包括增强子序列。可用于本专利技术的启动子包括但不限于：组成型启动子；组织、器官和发育特异的启动子及诱导型启动子。可用现有的表达载体构建含有所述ZmGPDH4基因表达盒的重组载体。所述植物表达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.ZmGPDH4蛋白质在调控植物耐逆性中的应用；/n或，ZmGPDH4蛋白质在调控植物3-磷酸甘油/甘油含量中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.ZmGPDH4蛋白质在调控植物耐逆性中的应用；
或，ZmGPDH4蛋白质在调控植物3-磷酸甘油/甘油含量中的应用。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：
所述ZmGPDH4蛋白质是如下a)或b)或c)或d)所示的蛋白质：
a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质；
b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；
c)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质；
d)与序列2所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。


3.与ZmGPDH4蛋白质相关的生物材料在调控植物耐逆性中的应用；
或，与ZmGPDH4蛋白质相关的生物材料在调控植物3-磷酸甘油/甘油含量中的应用；
或，与ZmGPDH4蛋白质相关的生物材料在培育耐逆性提高的转基因植物中的应用。


4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：
所述生物材料为下述A1)至A12)中的任一种：
A1)编码ZmGPDH4蛋白质的核酸分子；
A2)含有A1)所述核酸分子的表达盒；
A3)含有A1)所述核酸分子的重组载体；
A4)含有A2)所述表达盒的重组载体；
A5)含有A1)所述核酸分子的重组微生物；
A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物；
A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物；
A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物；
A9)含有A1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；
A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系；
A12...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晶宇，刘梦，李佐同，赵莹，贺琳，魏金鹏，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;23