一种辣椒耐热基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种辣椒耐热基因及其应用。本发明专利技术提供了这个基因的核苷酸序列和氨基酸序列。同时该基因在拟南芥中的过量表达分析表明此基因可显著增强拟南芥的耐热性，不仅为辣椒耐高温新品种选育提供了参考，还为植物耐热基因提供了新的资源。基因提供了新的资源。

【技术实现步骤摘要】
一种辣椒耐热基因及其应用


[0001]本专利技术涉及植物分子生物学
，具体涉及一种辣椒的耐热基因及其应用。

技术介绍

[0002]辣椒是一年或多年生草本植物，是全球继豆类、番茄之后的第三大蔬菜作物，也是我国第一大蔬菜作物，在蔬菜周年供应和农民增收中占重要地位。辣椒营养价值丰富，其深加工制品，如辣椒素和辣椒红素等被广泛应用于医药、食品、化工等行业。高温作为主要的非生物胁迫因子之一，严重影响辣椒的生长发育、产量及品质。随着全球气候变暖，气候异常的天气时有发生，高温导致的辣椒花粉败育、落花落果、产量及品质下降等现象日趋严重。
[0003]根据IPPC的推测，到21世纪末，全球气温可能上升2
‑
5℃。因此在辣椒生产过程中须选育耐热新品种,以提高辣椒的产量与品质。面对高温给辣椒产业带来的严峻考验，选育和推广耐高温辣椒新品种是解决这一问题最高效的手段，而收集、鉴定耐高温辣椒种质资源、挖掘耐高温基因资源是决定耐热辣椒新品种选育工作进程的最关键因素。
[0004]谷胱甘肽S
‑
转移酶(GlutathioneS
‑
transferase，GST)普遍存在于动植物和微生物中，是一类功能丰富的超基因家族，在调控植物的生长发育、代谢、逆境胁迫及信号转导等过程中起重要作用。目前，一些植物的GST基因已被证实，其功能多样广泛参与植物的生长发育和逆境胁迫等过程，但还没有有关辣椒耐热基因的报道出现。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种辣椒耐热相关的基因、编码的蛋白、扩增耐热基因的引物、表达载体及它们在提高植物耐热性中的应用。
[0006]一种辣椒耐热基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，命名为CaGSTU23。
[0007]本专利技术分析了辣椒耐热基因的启动子区域，发现该区域含有响应高温胁迫的顺式作用原件。
[0008]所述的辣椒耐热基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0009]扩增所述辣椒耐热基因的引物，序列为：
[0010]F：TCTCGAGCTTTCGCGAGCTCATGGCTGAGGAAAACAAAGT，如SEQ ID NO.4所示；
[0011]R：AGGTCGACTCTAGAGGATCCTCACTTGGTGCTGGATTTT，如SEQ ID NO.5所示。
[0012]本专利技术构建了一种表达上述辣椒耐热基因的表达载体。
[0013]所述的辣椒耐热基因，或者该基因编码的蛋白在提高植物耐热能力中的应用。所述的植物包括：辣椒、拟南芥。耐热具体标准为40℃。
[0014]本专利技术提供的辣椒耐热基因能显著增强拟南芥的耐热能力。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了辣椒的耐热基因CaGSTU23，该基因可调控辣椒的耐热性，在拟南芥中超表达该基因提高了拟南芥的耐热性，不仅为辣椒耐高温新品种选育提供了参考，还为植物耐热基因提供了新的资源。
附图说明
[0016]图1为CaGST家族的进化树图(辣椒、水稻、拟南芥)。
[0017]图2为高温胁迫下CaGST家族基因的表达量。
[0018]图3为CaGSTU23启动子的顺式作用元件预测统计图。
[0019]图4为高温胁迫下转CaGSTU23过表达载体拟南芥耐热性表型图。
[0020]图5为CaGSTU23在高温胁迫下的表达情况。
[0021]图6为高温胁迫下转基因株系CaGSTU23和野生型WT中MDA的含量图。
[0022]注：本专利技术中所述高温处理指40℃处理，对照为22
±
2℃培养；图中WT
‑
HS为高温胁迫处理的野生型拟南芥植株；OE
‑
HS为高温胁迫处理的CaGSTU23转基因拟南芥株系；WT
‑
CK为对照组的野生型拟南芥植株；OE
‑
HS为对照组的CaGSTU23转基因拟南芥株系。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述说明，但以下实例仅用来详细说明本专利技术，并不是对本专利技术范围的限制。
[0024]以下实例中所涉及的仪器设备、试剂、试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
[0025]实施例1：辣椒GST家族的进化树构建
[0026]研究表明，谷胱甘肽S
‑
转移酶(GSTs)是一类普遍存在的多功能基因超家族，在调控植物的生长发育、初生代谢、次生代谢、信号转导、胁迫响应等过程中起重要作用。根据氨基酸序列的相似性，GSTs家族被分为phi(F)、tau(U)、theta(T)、zeta(Z)、lambda(L)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、真核翻译延伸因子1B的γ
‑
亚基(EF1Bγ),四氯氢醌脱卤素酶(TCHQD)、微粒体前列腺素E合成酶
‑
2(mPGES
‑
2),谷胱甘肽氢醌还原酶(GHR)、毒素、Ure2p、血红蛋白(H)和iota(I)十四个亚家族。GSTs家族功能多样，不同成员其功能也不同。如：U和F亚族在植物中含量最高，并且在异源物质代谢中起主要作用；T亚族主要参与氧化代谢；Z亚族参与谷胱甘肽依赖性的反应，并将马来酰乙酰乙酸转化为富马酸乙酯；L和DHAR亚族可作为硫醇转移酶，将丝氨酸残基替换为半胱氨酸；Ure2p亚族在谷胱甘肽稳定中起作用；mPGES
‑
2,GHR,毒素,H和I亚族具有半胱氨酸的活性；目前未见有关EF1Bγ亚族功能描述的报道。但目前对于辣椒响应高温胁迫时GSTs的作用并无报道。
[0027]因此，本专利技术基于转录组学和分子生物学方法，对GSTs家族基因与辣椒耐热性的关系进行了分析。
[0028]比如，基于Pfam数据库(http://pfam.xfam.org/)中提供的GST蛋白的HMM模型(PF00043)，利用hmmsearch软件鉴定zunla
‑
1中包含的候选GSTs，剔除不完整结构域的成员后，最终保留80个CaGSTs。
[0029]从zunla
‑
1基因组中提取CaGSTs的氨基酸序列、cDNA序列和启动子区域序列。利用MEGA
‑
X软件对80个CaGSTs的氨基酸序列进行比对，并基于邻接法构建了该家族的系统发育进化树(图1)。基于PepperHub数据库中提供的高温胁迫下辣椒叶片的表达谱数据和课题组已公开的转录组数据(PRJNA550288)筛选热胁迫响应CaGSTs，共8个。通过实时荧光定量PCR实验，验证高温胁迫下这些基因的表达情况，q
‑
PCR引物(表1)。
[0030]表1 q
‑
PCR引物序列
[0031][0032]上表1中序列如SEQ ID NO.6
‑
27所示。
[0033]q
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辣椒耐热基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.权利要求1所述的辣椒耐热基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。3.一种扩增权利要求1所述辣椒耐热基因的引物，序列为：F：TCTCGAGCTTTCGCGAGCTCATGGCTGAGGAAAACAAAGTR：AGGTCGACTCTAGAGGATCCTCACTTGGTGCTGGATTTT。4.一种表达权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文超，王静，欧立军，梁成亮，张西露，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：