USB1蛋白在调控植物抗旱性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了USB1蛋白在调控植物抗旱性中的应用。USB1蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：3所示。实验证明，在野生型拟南芥中降低USB1基因的表达量可以提高拟南芥的抗旱性；抗旱性提高表现为：干旱处理后存活率提高和对ABA胁迫的敏感性提高。USB1蛋白可以调控植物抗旱性。本发明专利技术具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
USB1蛋白在调控植物抗旱性中的应用
本专利技术属于生物
，具体涉及USB1蛋白在调控植物抗旱性中的应用。
技术介绍
干旱是世界范围内造成农作物减产的最主要非生物因素之一，其中干旱对植物的伤害主要表现为：造成植物的生长发育减缓、活性氧积累、细胞结构改变、代谢平衡紊乱等，致使植物产量减少，品质降低，对农业生产和环境建设造成了不利的影响。植物在长期进化的过程中，产生了多种应对干旱胁迫的防御措施，例如及时关闭气孔、积累渗透调节物质、诱导抗性基因表达和蛋白质合成等手段。开发利用干旱土地最有效的方式是培育抗旱作物品种，转基因作物育种增强抗旱性虽然是可以预期的,但是转基因作物因其安全性问题一直备受争议，目前公众对转基因食品的安全性依然信心不足，因此，当下利用非转基因的手段遗传育种增强作物的抗旱性是非常实用且有效的手段。近年来出现的新一代基因工程技术—CRISPR/Cas9基因编辑技术得以迅速发展,其原理是通过单向导RNA(sgRNA)引导核酸酶Cas9对目标DNA片段进行定点切割，在修复过程中使靶点处发生核苷酸插入、缺失、替换等，实现靶基因的定点突变。基因编辑育种相对于转基因育种优势在于：(1)能够在DNA水平上实现靶基因的定点敲除；(2)可同时针对多个控制优良性状的基因进行编辑，得以同时提髙植物的抗性、产量或品质等；(3)转基因技术不可避免地引入包括报告基因、筛选基因在内的外源基因，而基因编辑技术通过后代自然分离筛选，可以将引发DNA编辑的核酸酶Cas9以及报告基因、筛选基因等完全分离掉，同时目的基因的突变仍可稳定遗传。因此，通过CRISPR/Cas9等基因编辑技术选育抗旱的植物新品种，为植物抗旱育种开辟了广阔的应用前景，对于促进农业生产、花卉育种以及生态环境改善具有十分重要的价值。USB1基因(tair网站https://www.arabidopsis.org上基因号为At5G51170)编码USB1蛋白(RNA外切酶)，该蛋白参与U2型剪接体重要组成因子U6snRNA的形成，在植物、动物、酵母中具有高度的同源性。目前，酵母和人类中对于USB1基因的研究较多，在人类中，USB1基因突变引起一种严重的疾病-伴中性细胞粒减少的皮肤异色病。在酵母细胞中，USB1基因突变导致酵母生长缓慢，并在分子水平引起U6snRNA3’末端异常以及多个基因前体mRNA剪接紊乱等。人们对于植物中USB1基因功能了解还十分有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高植物的抗旱性。本专利技术首先保护USB1蛋白的应用，可为S1)或S2)：S1)调控植物抗旱性；S2)培育抗旱性改变的转基因植物。上述应用中，所述USB1蛋白可为a1)或a2)或a3)：a1)氨基酸序列是SEQIDNO：3所示的蛋白质；a2)在SEQIDNO：3所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；a3)将SEQIDNO：3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/或添加得到的与植物抗旱性相关的蛋白质。其中，SEQIDNO：3由285个氨基酸残基组成。为了使a1)中的蛋白质便于纯化，可在SEQIDNO：3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)RRRRRFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述a3)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a3)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a3)中的蛋白质的编码基因可通过将SEQIDNO：2自5’末端起第70至927位所示的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。本专利技术还保护编码所述USB1蛋白的核酸分子的应用，可为S1)或S2)：S1)调控植物抗旱性；S2)培育抗旱性改变的转基因植物。上述应用中，所述核酸分子可为如下b1)或b2)或b3)或b4)或b5)所示的DNA分子：b1)编码区是SEQIDNO：2自5’末端起第70至927位所示的DNA分子；b2)核苷酸序列是SEQIDNO：2所示的DNA分子；b3)核苷酸序列是SEQIDNO：1所示的DNA分子；b4)与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码所述USB1蛋白的DNA分子；b5)在严格条件下与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列杂交，且编码所述USB1蛋白的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。其中，SEQIDNO：1由1606个核苷酸组成，SEQIDNO：2由1039个核苷酸组成，SEQIDNO：2自5’末端起第70至927位所示的的核苷酸编码SEQIDNO：3所示的氨基酸序列。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所述USB1蛋白的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本专利技术分离得到的所述USB1蛋白的核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码所述USB1蛋白，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SEQIDNO：3所示的氨基酸序列组成的USB1蛋白的核苷酸序列具有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。上述任一所述的应用中，所述调控植物抗旱性可为提高植物抗旱性或降低植物抗旱性。上述任一所述的应用中，所述培育抗旱性改变的转基因植物可为培育抗旱性提高的转基因植物或培育抗旱性降低的转基因植物。上述任一所述的应用中，所述植物可为如下c1)至c5)中的任一种：c1)双子叶植物；c2)单子叶植物；c3)十字花科植物；c4)拟南芥；c5)野生型拟南芥Columbia-0亚型。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：降低出发植物中所述USB1蛋白的表达量和/或活性，得到转基因植物；与出发植物相比，转基因植物的抗旱性提高。上述方法中，所述“降低出发植物中所述USB1蛋白的表达量和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.USB1蛋白的应用，为S1)或S2)：/nS1)调控植物抗旱性；/nS2)培育抗旱性改变的转基因植物；/n所述USB1蛋白为a1)或a2)或a3)：/na1)氨基酸序列是SEQ ID NO：3所示的蛋白质；/na2)在SEQ ID NO：3所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；/na3)将SEQ ID NO：3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/或添加得到的与植物抗旱性相关的蛋白质。/n

【技术特征摘要】
1.USB1蛋白的应用，为S1)或S2)：
S1)调控植物抗旱性；
S2)培育抗旱性改变的转基因植物；
所述USB1蛋白为a1)或a2)或a3)：
a1)氨基酸序列是SEQIDNO：3所示的蛋白质；
a2)在SEQIDNO：3所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；
a3)将SEQIDNO：3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/或添加得到的与植物抗旱性相关的蛋白质。


2.编码权利要求1中所述USB1蛋白的核酸分子的应用，为S1)或S2)：
S1)调控植物抗旱性；
S2)培育抗旱性改变的转基因植物。


3.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述核酸分子为如下b1)或b2)或b3)或b4)或b5)所示的DNA分子：
b1)编码区是SEQIDNO：2自5’末端起第70至927位所示的DNA分子；
b2)核苷酸序列是SEQIDNO：2所示的DNA分子；
b3)核苷酸序列是SEQIDNO：1所示的DNA分子；
b4)与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码权利要求1中所述USB1蛋白的DNA分子；
b5)在严格条件下与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列杂交，且编码权利要求1中所述USB1蛋白的DNA分子。


4.如权利要求1至3任一所述的应用，其特征在于：
所述调控植物抗旱性为提高植物抗旱性或降低植...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大鹏，马宇，毕超，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11