一种抗旱基因及其应用制造技术

本发明专利技术涉及基因工程领域，具体涉及一种抗旱基因，该抗旱基因在棉花中克隆所得，编码一种被预测为表皮特异性分泌糖蛋白EP1

【技术实现步骤摘要】
一种抗旱基因及其应用


[0001]本专利技术涉及基因工程领域，具体涉及一种抗旱基因及其应用。

技术介绍

[0002]在长期进化过程中，植物应对不断变化的生物和非生物胁迫，发展出独特的、高度复杂的生物调控机制来精确地控制其生长发育，研究人员已进行了许多探索以揭示此类机制。但是，与细胞内信号传导通路的组成和效应相比，植物分泌蛋白在植物胁迫反应中的作用还未被引起足够重视。分泌蛋白作为植物与外界信息、物质、能量交流和交换的重要载体，对生理活动的调控起着非常重要的作用，因此，对分泌蛋白的研究有助于补充和完善人们对植物抵抗环境胁迫的调节机制的认知。
[0003]研究表明，分泌蛋白在细胞壁结构形成、细胞间相互作用、细胞外/细胞内信号传递、细胞对环境刺激的响应和病原体防御等方面具有重要的生物学功能，目前研究较多的为分泌蛋白在植物逆境适应中的功能。诸如许多实验证实，环境胁迫能够明显地影响分泌蛋白的质量和数量，盐、低温、水杨酸、金属毒害和病原菌入侵等都对植物分泌蛋白质组具有较大影响。Song比较了水稻盐处理和未处理的分泌蛋白组后，鉴定出37种差异表达分泌蛋白，它们主要参与碳水化合物代谢、氧化还原、蛋白质的加工和降解等。对沙棘的分泌蛋白质组进行分析，鉴定出61种响应低温的蛋白，在34个上调表达的蛋白质中，主要涉及信号传导、氧化还原调节和防御相关蛋白。而对棉花响应大丽轮枝菌侵染的质外体蛋白组学分析共分离到49个差异蛋白，这些差异蛋白参与活性氧代谢、防御反应、细胞壁修复、信号传导等多个生物学过程。质外体蛋白质组学研究不断深入的同时，抗逆相关质外体蛋白的功能研究也取得了一些进展。张磊研究表明，质外体蛋白 OsAPRLK1 在水稻抗盐反应中起着调控作用。Wang 等发现大豆细胞质外体定位 BURP 结构域蛋白（GmRD22）的表达增强了对非生物胁迫的耐受性。李元宝发现质外体蛋白GbNRX1和GbCRR1对于植物提高病原菌抗性具有作用。在小麦中，定位在细胞质、细胞膜和质外体的 TaXTH-7A 蛋白可以提高转基因拟南芥的抗旱性。此外，孙金月和简令成等研究发现，在环境胁迫下，抗逆性强的品种细胞表面分泌的糖蛋白增多增厚，而敏感型品种细胞表面糖蛋白则会变少，甚至脱落。梁欣欣将诱导相关抗逆基因表达的逆境诱导转录因子 DREB 转入小麦中，在盐胁迫下，转 DREB 基因小麦植株叶片的细胞表面糖蛋白层较为致密，而对照植株叶片的细胞表面糖蛋白层出现细胞壁外缘脱落现象。由此可见，在逆境条件下，细胞分泌蛋白的增多对提高植株抗逆性具有重要作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种抗旱基因及其应用，具体的，本申请人前期测定了耐旱棉花品种冀 2658 根系早期（1 h）干旱胁迫应答的蛋白质组（数据未发表），发现一个推测为表皮特异性分泌糖蛋白 EP1-like 的蛋白质在干旱胁迫早期差异表达倍数较高，通过参考基因组定位和序列比对，我们将编码此蛋白的基因命名为 GhA01EP1，用 qRT-PCR 也
证实此基因在干旱胁迫12 h时差异表达倍数最大。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种抗旱基因，该抗旱基因在棉花中克隆所得，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0006]进一步地，该抗旱基因为利用同源克隆法在冀2658根部的cDNA中克隆得到，基因的ORF全长1371 bp，编码456个氨基酸。该ORF序列编码的氨基酸如SEQ ID NO.2所示。
[0007]本专利技术所述的抗旱基因可用于提高植物的抗旱性。
[0008]本专利技术所述的抗旱基因可用于提高棉花的抗旱性。
[0009]本研究通过陆地棉根部蛋白质组测序发现，一个被预测为表皮特异性分泌糖蛋白EP1-like的蛋白质在干旱胁迫下上调表达，我们将合成此蛋白的基因命名为GhA01EP1，通过对过表达GhA01EP1基因的拟南芥株系进行抗旱鉴定发现，转基因拟南芥相比野生型抗旱性增强，胁迫覆水后更容易恢复到正常生长状态，说明GhA01EP1 基因调控植物抗旱性，在干旱胁迫下可以提高植株的抗旱性。
[0010]克隆抗旱基因，培育抗旱性更强的植物新品种，不仅可节约我国农田用水，还可以减少地膜污染，对确保我国棉花产业绿色发展，减少农资投入，减轻环境污染具有重要意义。
附图说明
[0011]图1 GhA01EP1氨基酸序列的结构分析图2 基因组织表达分析；图中：**代表数值达到极显著（P < 0.01）差异水平。
[0012]图3 基因参与甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径（部分截图）；图中：红色填充代表此基因在代谢途径中上调表达。
[0013]图4GhA01EP1 蛋白3D模型。
[0014]图5 GhA01EP1蛋白氨基酸序列比对图6GhA01EP1蛋白的进化树分析（图上GhA01EP1 [Gossypium. hirsutum）。
[0015]图7 GhA01EP1的亚细胞定位；图中：GFP代表绿色荧光场，CHI代表叶绿体自发荧光场，DIC代表明场，Merge代表叠加场。
[0016]图8 转基因拟南芥抗旱鉴定；其中：图A、B和C分别是拟南芥生长在0、250和300mM D-甘露醇培养基中；图D、E和F分别是在0、250和300mMD-甘露醇培养基中野生型和转基因株系根的长度；图G为300mM D-甘露醇胁迫下野生型和转基因株系植株子叶之间的距离；图H为转基因拟南芥干旱胁迫下的表型。*和**分别代表数值在转基因株系与野生型之间达到显著(P ＜0.05)和极显著(P ＜0.01)差异水平。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术
的保护范围。
实施例
[0018]GhA01EP1基因的克隆与结构分析利用同源克隆法在冀2658的cDNA中克隆得到GhA01EP1基因的ORF序列，序列全长1371 bp，编码456个氨基酸。利用Seqhunter软件在陆地棉基因组中进行本地化blast，发现EP1-like基因位于A01号染色体上。将氨基酸序列在NCBI上进行在线结构分析，发现GhA01EP1氨基酸序列包含B-lectin，S-locus-glycoprotein和Plant PAN/APPLE 3个结构域（图1），其结构与植物类受体激酶S-receptor kinase（SRK）的胞外序列结构类似。
[0019]基因表达分析幼苗在水培条件下生长到二叶一心时，取植株的根、茎和叶片提取RNA，反转录后进行qRT-PCR分析基因的组织表达。从图2中可看出，基因在根、茎和叶片中都表达，但是在根中表达量最高。
[0020]GhA01EP1的代谢通路分析KEGG Pathway富集分析发现，该基因在7种代谢途径中上调表达，包括甘氨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗旱基因，其特征在于：该抗旱基因在棉花根系的cDNA中克隆所得，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.如权利要求1所述的一种抗旱基因，其特征在于：该抗旱基因为利用同源克隆法在棉花品种冀2658根部的cDNA中克隆得到的序列，ORF序列全长1371 bp，编码456个氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，赵存鹏，李兴河，郭宝生，王凯辉，刘素恩，王兆晓，耿军义，
申请(专利权)人：河北省农林科学院棉花研究所河北省农林科学院特种经济作物研究所，
类型：发明
国别省市：