大豆GmHSFA2和GmHSP20a在增强植物开花期耐热性能中的应用制造技术

本发明专利技术公开了大豆热激转录因子基因GmHSFA2及其调控的热激蛋白基因GmHSP20a在增强植物开花期耐热性能中的应用。本发明专利技术提供如下1）

【技术实现步骤摘要】
大豆GmHSFA2和GmHSP20a在增强植物开花期耐热性能中的应用


[0001]本专利技术属于生物基因工程
，具体涉及大豆热激转录因子基因GmHSFA2及其调控的热激蛋白基因GmHSP20a在提高植物开花期耐热性能中的应用。

技术介绍

[0002]大豆是重要的经济油料作物之一，含有丰富的蛋白质和脂肪，在世界范围内广泛种植。温度是影响植物生理生化过程的重要生态因子，由高温环境引起对植物的生理伤害称为高温胁迫。近年来，随着工农业快速发展，温室气体大量排放，导致大气温度增高。全球气候变暖加剧，使得高温热害变得更加频繁。近30年来，夏季极端高温在我国黄淮海地区和南方地区时有发生。植物雄性生殖器官的发育过程对温度极其敏感，夏季持续的高温会造成大豆雄性生殖发育出现异常，最终导致大豆产量不同程度降低。据预测，21世纪全球气温会在频繁热害事件的伴随下继续稳步上升，高温将会成为未来全球气候的重要特点之一。因此，提高大豆开花期的耐热性，创制和培育大豆耐热新品种是降低高温胁迫危害的关键。随着高通量基因鉴定方法和基因功能验证技术的日趋成熟，为揭示作物开花期响应高温胁迫的分子机理提供依据，更为通过基因工程手段培育耐高温作物奠定基础。其中，作物开花期耐高温相关基因的发掘和解析是关键。
[0003]植物在感知环境中的高温信号后，可通过诱导高温胁迫相关基因包括热激转录因子(Heat-shock factor，HSF)和热激蛋白(Heat-shock protein，HSP)在内的基因表达来适应高温环境，且HSF能识别HSP启动子区域的热激元件(Heat-shock element，HSE)来促进其转录表达。植物HSFA2为HSFA亚家族成员之一，其能够在高温胁迫下激活一系列HSP和高温保护有关基因，从而提高植物的耐热性。近年来，HSFA2在参与植物抵御高温胁迫调控过程中的功能得到越来越多的研究，其被认为是应对高温胁迫的基因调控网络系统的核心之一。目前对HSFA2和HSP基因与开花期高温胁迫的研究主要集中于模式植物拟南芥和番茄。大豆已知至少有38个HSF基因和51个HSP20基因，但未见大豆HSF及其调控的HSP20基因参与调控植物开花期响应高温胁迫的报道。通过生物基因工程技术克隆GmHSFA2基因及其下游调控基因GmHSP20a，并对其进行功能验证，能够为提高大豆开花期耐热能力提供重要基础，更为大豆抗热分子育种提供重要的基因资源，具有重要价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的上述不足，提供一个大豆热激转录因子基因GmHSFA2及其编码蛋白GmHSFA2、GmHSFA2的下游调控基因GmHSP20a及其编码蛋白GmHSP20a在响应植物开花期高温胁迫过程中的功能，及其培育耐高温植物中的作用。
[0005]本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：
[0006]本专利技术保护如下1)-3)中任一种物质在增强植物开花期耐热性能中的应用：
[0007]1)蛋白GmHSFA2和/或GmHSP20a；
[0008]2)编码蛋白GmHSFA2和/或蛋白GmHSP20a的基因；
[0009]3)含有编码蛋白GmHSFA2和/或蛋白GmHSP20a的基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；
[0010]所述蛋白GmHSFA2为如下(1)或(2)：
[0011](1)由序列表中SEQ ID NO.2所述的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0012](2)将序列表中SEQ ID NO.2所述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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。
[0013]所述蛋白GmHSP20a为如下(1)或(2)：
[0014](1)由序列表中SEQ ID NO.4所述的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0015](2)将序列表中SEQ ID NO.4所述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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。
[0016]GmHSFA2能够响应大豆开花期高温胁迫高度表达，激活下游热激蛋白GmHSP20a等相关抗热基因的表达，提高植物开花期的耐热能力。
[0017]本专利技术保护如下1)-3)中任一种物质在培育开花期耐热性能提高的植物中的应用：
[0018]1)蛋白GmHSFA2和/或GmHSP20a；
[0019]2)编码蛋白GmHSFA2和/或蛋白GmHSP20a的基因；
[0020]3)含有编码蛋白GmHSFA2和/或蛋白GmHSP20a的基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；
[0021]所述蛋白GmHSFA2为如下(1)或(2)：
[0022](1)由序列表中SEQ ID NO.2所述的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0023](2)将序列表中SEQ ID NO.2所述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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。
[0024]所述蛋白GmHSP20a为如下(1)或(2)：
[0025](1)由序列表中SEQ ID NO.4所述的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0026](2)将序列表中SEQ ID NO.4所述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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。
[0027]上述应用中，所述编码蛋白GmHSFA2的基因具有序列表中SEQ ID NO.1所述的核苷酸序列。
[0028]上述应用中，所述编码蛋白GmHSP20a的基因具有序列表中SEQ ID NO.3所述的核苷酸序列。
[0029]上述应用中，所述GmHSP20a所在的启动子，具有如SEQ ID NO.5所示的核苷酸序列。
[0030]优选的，所述GmHSP20a所在的启动子HSE元件，具有如SEQ ID NO.6所示的核苷酸序列。
[0031]本专利技术所述的一种大豆热激蛋白基因GmHSP20a起始密码子上游100-500bp HSE元件所在区域，核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示。GmHSP20a启动子HSE元件能被GmHSFA2所识别，从而激活GmHSP20a的转录表达。
[0032]上述应用中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物；其中，所述双子叶植物为豆科
植物或十字花科植物。
[0033]本专利技术还保护一种培育开花期耐热性能提高的植物的方法，为将编码蛋白GmHSFA2和/或GmHSP20a的DNA导入目的植物中，得到转基因植物，所述转基因植物开花期耐热性能高于目的植物：其中，所述编码蛋白GmHSFA2和/或GmHSP20a的DNA分子通过重组载体导入所述目的植物中。
[0034]本专利技术还保护一种重组载体，为将编码蛋白GmHSFA2和/或GmHSP20a的基因插入表达载体中，得到表达蛋白GmHSFA2和/或GmHSP20a的重组载体：
[0035]所述蛋白GmHSF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.如下1）-3)中任一种物质在增强植物开花期耐热性能中的应用：蛋白GmHSFA2和/或GmHSP20a；编码蛋白GmHSFA2和/或蛋白GmHSP20a的基因；含有编码蛋白GmHSFA2和/或蛋白GmHSP20a的基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白GmHSFA2为如下（1）或（2）：（1）由序列表中SEQ ID NO.2所述的氨基酸序列组成的蛋白质；（2）将序列表中SEQ ID NO.2所述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/或添加且具有相同功能的由（1）衍生的蛋白质；所述蛋白GmHSP20a为如下（1）或（2）：（1）由序列表中SEQ ID NO.4所述的氨基酸序列组成的蛋白质；（2）将序列表中SEQ ID NO.4所述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/或添加且具有相同功能的由（1）衍生的蛋白质。2.如下1）-3)中任一种物质在培育开花期耐热性能提高的植物中的应用：蛋白GmHSFA2和/或GmHSP20a；编码蛋白GmHSFA2和/或蛋白GmHSP20a的基因；含有编码蛋白GmHSFA2和/或蛋白GmHSP20a的基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白GmHSFA2为如下（1）或（2）：（1）由序列表中SEQ ID NO.2所述的氨基酸序列组成的蛋白质；（2）将序列表中SEQ ID NO.2所述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/或添加且具有相同功能的由（1）衍生的蛋白质；所述蛋白GmHSP20a为如下（1）或（2）：（1）由序列表中SEQ ID NO.4所述的氨基酸序列组成的蛋白质；（2）将序列表中SEQ ID NO.4所述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/或添加且具有相同功能的由（1）衍生的蛋白质。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨守萍，丁先龙，李强，郭庆玲，盖钧镒，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：