本发明专利技术属于基因工程技术领域，具体涉及一种来源于水稻植物的基因及其在提高植物非生物胁迫抗性的应用。本发明专利技术公开了一种用于制备具有非生物胁迫抗性转基因植物的水稻基因OsHsp40，其核酸序列如SEQ ID NO.1所示，并进一步公开将含有该编码核酸的多核苷酸的分离的DNA分子连接至植物中组成启动子，其编码氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，以及该水稻基因OsHsp40在制备具有非生物胁迫抗性转基因植物中的用途。本发明专利技术OsHsp40基因在植物抗高温和抗旱方面具有明显的作用，因此可将本发明专利技术所述基因与植物中过表达启动子结合后导入合适的表达载体并转化植物宿主，提高植物抗非生物逆境的能力。境的能力。境的能力。
【技术实现步骤摘要】
水稻基因OsHsp40及其在制备具有非生物胁迫抗性转基因植物中的用途
[0001]本专利技术涉及基因工程
，具体涉及一种来源于水稻植物的基因及其在提高植物的非生物胁迫抗性中的应用。
技术介绍
[0002]我国是一个农业大国，农作物丰产稳产对保证我国粮食安全具有重要意义。但我国是一个自然灾害频发的国家，地域辽阔，每年从南到北不同地区均会发生各种自然气候灾害。农作物在生长过程中如果遭遇严重的自然灾害，如干旱、高低温、盐碱、重金属污染和滞涝等，常造成大面积减产。为了实现长期的粮食安全和可持续发展，深入了解植物非生物胁迫生物学是农业科学技术研究的重要目标之一。植物在长期的进化过程中产生了各种应对非生物逆境的机制。水稻栽培历史上既存在水田栽培，也存在旱地播种种植，在人类长期驯化过程中，积累了优良的抗非生物逆境基因，利用这些抗逆基因对农作物进行基因工程改造，也是一种有效的获得抗逆农作物新品种的育种手段。
[0003]科学研究发现，为抵抗恶劣的环境变化，生物体细胞内能产生大量维持细胞稳定的蛋白，其中热激蛋白(HSP)是其中重要的成员。HSP具有分子伴侣的功能，结构保守，通过辅助蛋白质的折叠、组装、易位和降解，来维持蛋白质和细胞膜的稳定，保护生物正常生长具有积极作用。植物中具有的HSP种类丰富且多样化，在不同胁迫条件下，HSPs能帮助故障蛋白质重新折叠，恢复正常的蛋白质构象并维持细胞稳态，对保护植物在恶劣环境下生存具有重要的作用(李广隆等，植物热激蛋白响应非生物胁迫研究进展。广东农业科学，2019，46(3)：24-30)。HSPs有不同的分类方式，根据其分子量大小主要分为Hsp100、Hsp90、Hsp70、Hsp60、小热激蛋白(sHsps，12-40kDa)[栗振义等.植物热激蛋白研究进展.生物技术通报，2016，32(2)：7-13]。Hsp60-100的蛋白功能研究相对较多。Hsp60和Hsp90是需要ATP参与的分子伴侣蛋白，对植物抵抗干旱和盐等胁迫引起的活性氧胁迫具有重要作用，缺失该类蛋白对植物的生长发育产生一定影响[李广隆等，植物热激蛋白响应非生物胁迫研究进展。广东农业科学，2019，46(3):24-30]。Hsp70家族成员保守性强，部分成员是组成型表达的，这些成员参与辅助多肽的折叠和前体蛋白的运转，引导溶酶体或蛋白酶来促进不稳定蛋白的降解。已有研究发现Hsp70基因的过表达与植物有较强的耐热性呈正相关，并能提高植物对盐、水和高温胁迫的耐受性[李广隆等，植物热激蛋白响应非生物胁迫研究进展。广东农业科学，2019，46(3)：24-30]。Hsp100与其它Hsp蛋白功能不同，能溶解聚集的蛋白质，并在Hsp70系统的辅助下释放，清除因错误折叠、变性或聚集引起的有害多肽，在蛋白质分解和维持细胞动态平衡过程中发挥重要作用[ S et al.Hsp70 displaces small heat shock proteins from aggregates to initiate protein refolding.Embo Journal,2017,36(6):783-796.]。小热激蛋白是一类低分子量的热激蛋白，高等植物中含有多达20～40种sHsps，在序列相似性、细胞定位和生物学功能方面比其他Hsps家族更加多样化，尽管sHsps研究相对较少，但被认为参与了植物热、冷、干旱、盐和氧化胁迫等逆境反
应[MogkA et al.Cellular handling ofprotein aggregates by disaggregationmachines.Molecular Cell,2018,69(2):214-226]。
[0004]小热激蛋白常与Hsp70或Hsp100等伴侣一起,结合非折叠蛋白,从而阻止非折叠蛋白的不可逆聚合,使其在特定条件下正确折叠和行使细胞功能。根据蛋白质分子量和胞内定位等特性,被子植物中的sHSPs也可以分为多种。在分子量40左右的蛋白，常命名为Hsp40，但其氨基酸序列和定位常相差很大。例如水稻中发现并命名为OsHsp40的蛋白，则是包含3个TPR重复和STI1结构域，该基因的缺失突变体表现出对盐胁迫及其敏感[Wang et al,Expression and function analysis ofa rice OsHsp40 gene under salt stress.Genes&Genomics,2019,41:175-182]。同时人们也发现一种包含DnaJ结构域的Hsp40蛋白，常与Hsp70蛋白一起，扮演重要的分子伴侣功能[Qiu et al,The diversity ofthe DnaJ/Hsp40family,the crucial partners for Hsp70 chaperones.Cellular and molecular life sciences,2006,63(22):2560-2570]。DnaJ/Hsp40是法基尼化靶向蛋白，法基尼化拟南芥Hsp40蛋白有利于促进转录因子SPL7的活性，从而控制组织大小、ABA信号和抗旱能力[Barghetti A et al.Heat-shock protein 40is the key farnesylation target in meristem size control,abscisic acid signaling,and drought resistance GENES&DEVELOPMENT,2019,31:2282-2295]。DnaJ/Hsp40在细胞内的定位也多样化，如定位于线粒体，通过调节油菜素内酯信号来参与环境胁迫抗性[Bekh-Ochir D,et al.A novel mitochondrial DnaJ/Hsp40 family protein BIL2promotes plant growth and resistance against environmental stress in brassinosteroid signaling.Planta 2013,237:1509-1525]。也发现有定位于细胞核中，如大豆来源的Hsp40超表达造成过敏性细胞死亡[Liu J et al,Overexpression of a soybean nuclear localized type-III DnaJ domain-containing HSP40 reveals its roles in cell death and disease resistance.Plant J.2013,74(1):110-121]。番茄中发现DnaJ类的Hsp40定位于叶绿体，与SANT酶互作参与番茄的耐热抗性[Wang X,et al.SlSNAT interacts with Hsp40,a molecular chaperone,to regulate melatonin biosynthesis and promote thermotolerance in 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于制备具有非生物胁迫抗性转基因植物的水稻基因OsHsp40，其特征在于，所述水稻基因OsHsp40的核酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.权利要求1所述的用于制备具有非生物胁迫抗性转基因植物的水稻基因OsHsp40编码的蛋白，其特征在于，其编码氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，或编码氨基酸序列与SEQ ID NO.2中从1-268序列长度有至少70％、80％、90％或95％的同一性。3.一种含有权利要求1所述水稻基因OsHsp40的重组载体。4.一种生产具有非生物胁迫抗性转基因植物的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将水稻基因OsHsp40可操作地连接于植物表达调控序列，形成植物表达载体，所述水稻基...
【专利技术属性】
技术研发人员：余舜武，邹玉巧，杨访问，张余，李天菲，吴金红，罗利军，
申请(专利权)人：上海市农业生物基因中心，
类型：发明
国别省市：
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