CsHSFA1d蛋白及其编码基因在调控植物耐冷性中的应用制造技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，具体涉及CsHSFA1d蛋白及其编码基因在调控植物耐冷性中的应用。本发明专利技术发现CsHSFA1d蛋白具有调控植物耐冷性的功能，提高植物中CsHSFA1d蛋白的表达量，植物的耐冷性显著提高，在低温条件下的生长性能明显提高，且细胞膜损伤和膜脂过氧化显著降低；而降低植物中CsHSFA1d蛋白的表达量，植物的耐冷性则显著下降。本发明专利技术发现的CsHSFA1d的新功能具有较好的应用潜力，为培育耐冷植物提供了基因资源和新思路。

Application of cshsfa1d protein and its coding gene in regulating plant cold tolerance

【技术实现步骤摘要】
CsHSFA1d蛋白及其编码基因在调控植物耐冷性中的应用
本专利技术涉及生物
，具体涉及CsHSFA1d蛋白及其编码基因在调控植物耐冷性中的应用。
技术介绍
低温胁迫是决定作物产量和品质的重要因素，在很多地区冷害是限制农业生产的主要因素之一。黄瓜是重要的设施蔬菜之一,也是典型的喜温、冷敏感植物。在早春和秋冬季节，低温是产量和质量的重要限制因素。因此，黄瓜耐冷性的提高成为周年供应的一个关键环节。通过育种和栽培的综合手段克服黄瓜生产中的低温障碍是解决这个问题的主要手段，也是设施黄瓜的研究热点。低温限制着植物的正常生长，它会造成植物细胞成分和组织结构的变化，也会影响到植株的新陈代谢，严重时会使植物萎蔫或死亡。植物可以通过改变生理生化和分子水平等不同的机制来调节植株的耐低温能力，包括维持细胞膜稳定性、捕获活性氧、合成抗氧化剂、合成可溶性蛋白、合成脯氨酸、诱导应激反应的激酶以及增强分子伴侣的转录和信号转移等。解析植物的耐冷机制、发现新的耐冷性相关基因对于耐冷育种和栽培具有重要意义。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供CsHSFA1d蛋白及其编码基因在调控植物耐冷性中的应用。本专利技术通过对低温处理后黄瓜转录组学进行分析，发现黄瓜CsHSFA1d蛋白(序列如SEQIDNO.1所示)与植物的耐冷性相关，通过提高植物中CsHSFA1d蛋白的表达量，植物的耐冷性显著提高，而降低植物中CsHSFA1d蛋白的表达量，其耐冷性则显著下降。具体地，本专利技术的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物耐冷性中的应用。第二方面，本专利技术提供CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物在低温条件下的生长或产量中的应用。第三方面，本专利技术提供CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物在低温条件下的细胞膜损伤或膜脂过氧化中的应用。所述细胞膜损伤具体可体现在相对电导率的变化。所述膜脂过氧化具体可体现在丙二醛的含量变化。第四方面，本专利技术提供CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物在低温条件下的脯氨酸含量中的应用。第五方面，本专利技术提供CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在植物耐冷性遗传育种中的应用。所述植物耐冷性遗传育种可为利用基因工程技术手段将所述CsHSFA1d蛋白的编码基因或含有所述CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料导入所述植物中，构建转基因植物；或者为利用上述基因工程技术手段构建的转基因植物与其它植物进行杂交育种。具体地，上述应用中，通过提高所述植物中CsHSFA1d蛋白的表达量，提高植物的耐冷性、在低温条件下的产量或脯氨酸含量，或者降低细胞膜损伤或膜脂过氧化。本专利技术中，所述CsHSFA1d蛋白具有如下任一种氨基酸序列：(1)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列；(2)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列；(3)在CsHSFA1d蛋白的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白；(4)与如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列具有至少80％同源性的氨基酸序列；优选地，所述同源性为至少90％；更优选为95％。上述如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列为黄瓜CsHSFA1d蛋白的氨基酸序列，本领域技术人员可根据黄瓜CsHSFA1d蛋白的氨基酸序列以及氨基酸的保守性替换等本领域常规技术手段，在不影响其活性的前提下，取代、缺失和/或增加一个或几个氨基酸，得到与黄瓜CsHSFA1d蛋白具有相同功能的CsHSFA1d蛋白的突变体。上述在N端和/或C端连接标签中，所述标签包括但不限于Flag标签、HA标签、His标签、Myc标签等。其中，CsHSFA1d蛋白与flag标签连接得到的融合蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.3所示。本专利技术中，所述CsHSFA1d蛋白的编码基因的CDS序列具有如下任一种核苷酸序列：(1)如SEQIDNO.2所示的核苷酸或其互补序列；(2)如SEQIDNO.2所示的核苷酸序列经一个或多个核苷酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的核苷酸序列。上述如SEQIDNO.2所示的核苷酸序列为黄瓜中CsHSFA1d蛋白的CDS序列。考虑到密码子的简并性，所有编码所述CsHSFA1d蛋白的核苷酸序列均在本专利技术的保护范围内。本专利技术中，所述生物材料包括表达盒、载体、宿主细胞、工程菌、转基因植物细胞系、转基因植物组织、转基因植物器官、转基因植株、所述转基因植株的可再生细胞产生的组织培养物或所述组织培养物产生的原生质体。第六方面，本专利技术提供一种调控植物耐冷性的方法，包括：调控所述植物中CsHSFA1d蛋白的表达量；所述CsHSFA1d蛋白具有如下任一种氨基酸序列：(1)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列；(2)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列；(3)在CsHSFA1d蛋白的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白；(4)与如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列具有至少80％同源性的氨基酸序列；优选地，所述同源性为至少90％；更优选为95％。优选地，所述调控植物耐冷性的方法中，通过在所述植物中过表达所述CsHSFA1d蛋白的编码基因，提高所述植物的耐冷性。上述过表达CsHSFA1d蛋白的编码基因可通过本领域常规技术手段实现，例如：在所述植物中导入携带CsHSFA1d蛋白的编码基因的表达载体。所述携带CsHSFA1d蛋白的编码基因的表达载体可为携带CsHSFA1d蛋白的编码基因的pCAMBIA1305载体。第七方面，本专利技术还提供用于抑制植物中CsHSFA1d蛋白表达的干扰RNA；所述干扰RNA的正义片段序列如SEQIDNO.4所示，反义片段序列如SEQIDNO.5所示。将上述干扰RNA构建至表达载体后导入植物中，可高效抑制CsHSFA1d蛋白的表达，进而降低植物的耐冷性。本专利技术中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物。所述植物包括但不限于黄瓜、拟南芥，水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、花生等。本专利技术的有益效果在于：本专利技术发现CsHSFA1d蛋白具有调控植物耐冷性的功能，提高植物中CsHSFA1d蛋白的表达量，植物的耐冷性显著提高，而降低植物中CsHSFA1d蛋白的表达量，植物的耐冷性则显著下降。本专利技术通过实验证明，在黄瓜中过表达CsHSFA1d构建的转基因植株在低温条件下的生长表型明显优于野生型黄瓜植株；且转CsHSFA1d植株的相对电导率、丙二醛含量显著下降(即细胞膜损伤和膜脂过氧化明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物耐冷性中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物耐冷性中的应用。


2.CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物在低温条件下的生长或产量中的应用。


3.CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物在低温条件下的细胞膜损伤或膜脂过氧化中的应用。


4.CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在调控植物在低温条件下的脯氨酸含量中的应用。


5.CsHSFA1d蛋白或其编码基因或含有CsHSFA1d蛋白的编码基因的生物材料在植物耐冷性遗传育种中的应用。


6.根据权利要求1～5任一项所述的应用，其特征在于，通过提高所述植物中CsHSFA1d蛋白的表达量，提高植物的耐冷性、在低温条件下的生长、产量或脯氨酸含量，或者降低细胞膜损伤或膜脂过氧化。


7.根据权利要求1～6任一项所述的应用，其特征在于，所述CsHSFA1d蛋白具有如下任一种氨基酸序列：
(1)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列；
(2)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娜，齐传东，李亚飞，郭仰东，董丹慧，郭禄芹，李兴盛，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11