一种耐铝相关基因GsERF1及其编码蛋白与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种耐铝相关基因GsERF1及其编码蛋白与应用。本发明专利技术提供的蛋白，命名为蛋白GsERF1，为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。本发明专利技术的基因GsERF1对大豆抵抗铝胁迫具有积极作用。经过实验证明，将该基因超表于拟南芥中，可提高转基因拟南芥的的主根相对伸长率，同时增加脯氨酸含量，说明该蛋白可以为培育具有较强耐铝能力的转基因植物的研究奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种耐铝相关基因GsERF1及其编码蛋白与应用
本专利技术属于基因工程
，具体涉及一种耐铝相关基因GsERF1及其编码蛋白与应用。
技术介绍
铝的毒性是限制酸性土壤作物生产的主要因素，酸性土壤约占世界可耕地的40％，潜在可耕地的70％。在土壤pH值低于5.0时，铝会以离子的形式存在，Al3+溶解到土壤中，强烈抑制根系生长和功能，从而降低作物产量。然而，在一个物种内，植物物种和品种之间的抗铝毒性能力有很大的差异。为了在酸性土壤中生存，一些植物物种或品种已经进化出了较高水平的耐受机制。在我国南方，野生大豆长期生长在酸性土壤中，很可能形成较强的耐铝性。因此野生大豆是改良大豆的重要资源，在改良大豆抗逆性中起着重要的作用(ZengQ,YangC,MaQ,etal..IdentificationofwildsoybeanmiRNAsandtheirtargetgenesresponsivetoaluminumstress.BmcPlantBiology,2012,12(1):182.)。ERF转录因子(乙烯反应因子)是AP2/ERF超家族的一个亚家族，AP2/ERF超家族可根据AP2/ERF结构域的数量分为AP2、ERF、RAV三个大类。ERF家族蛋白包含一个AP2/ERF结构域，该结构域由高度保守58-60个氨基酸组成，这些氨基酸可与多个顺式作用元件的结合，这些顺式作用元件包括GCC盒和DRE/CRT等，这个结构域是ERF家族基因的主要功能区域。乙烯反应因子(ERF)蛋白是植物特有的AP2/ERF转录因子超家族成员，不仅在植物生长发育中起着重要的作用，且在胁迫反应中也起到重要作用(ScarpeciTE,FreaVS,ZanorMI,etal..OverexpressionofAtERF019delaysplantgrowthandsenescenceandimprovesdroughttoleranceinArabidopsis[J].JournalofExperimentalBotany,2016:w429.)。研究发现，ERF转录因子在植物应对非生物胁迫中具有重要的作用。拟南芥的AtERF105是的一种新型冷调节转录因子基因，对拟南芥的抗冻性和冷适应能力有重要贡献(BoltS,ZutherE,ZintlS,etal..ERF105isatranscriptionfactorgeneofArabidopsisthalianarequiredforfreezingtoleranceandcoldacclimation[J].Plant,Cell&Environment,2017,40(1):108-120.)；过表达野生大豆的GsERF71的转基因拟南芥对NaHCO3或KHCO3胁迫的耐受性明显高于野生型拟南芥，表明GsERF71能增强机体对碱性胁迫的耐受性(YuY,DuanX,DingX,etal..AnovelAP2/ERFfamilytranscriptionfactorfromGlycinesoja,GsERF71,isaDNAbindingproteinthatpositivelyregulatesalkalinestresstoleranceinArabidopsis[J].PlantMolecularBiology,2017,94(4-5):509-530.)。因此，从野生大豆中筛选、鉴定并克隆与耐铝相关的基因具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种蛋白。本专利技术提供的蛋白，命名为蛋白GsERF1，为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。编码上述蛋白的核酸分子也是本专利技术保护的范围。上述核酸分子是如下1)-3)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；3)与1)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。含有上述核酸分子的重组载体、表达盒或重组菌也是本专利技术保护的范围。上述蛋白、上述核酸分子或上述的重组载体、表达盒或重组菌在调控植物耐逆性中的应用也是本专利技术保护的范围。上述蛋白、上述核酸分子或上述的重组载体、表达盒或重组菌在培育高耐逆性植物中的应用也是本专利技术保护的范围。上述应用中，所述耐逆性为耐重金属性；和/或，所述耐重金属性为对铝的耐受性。本专利技术另一个目的是提供一种培育耐逆性提高的转基因植物的方法。本专利技术提供的方法，为如下1)或2)：1)所述的方法包括如下步骤：提高目的植物中上述蛋白的含量和/或活性，得到转基因植物；2)所述的方法包括如下步骤：提高目的植物中编码上述蛋白的核酸分子的表达，得到转基因植物；所述转基因植物的耐受性高于所述目的植物。上述方法中，所述提高目的植物中上述蛋白的含量和/或活性，或，提高目的植物中编码上述蛋白的核酸分子的表达，均通过上述核酸分子导入目的植物实现。上述方法中，所述耐逆性为耐重金属性；和/或，所述耐重金属性为对铝的耐受性。所述转基因植物的对铝的耐受性高于所述目的植物，具体体现：在铝胁迫下，与目的植物相比，转基因植物对铝的耐受性体现在铝胁迫下根长增加和/或叶片中脯氨酸含量增加。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术所供的野生大豆耐铝相关基因GsERF1在铝胁迫条件下野生大豆材料BW69中表达显著上调，且在根部差异表达倍数较高。利用蘸花法拟南芥转化系统将携带有本专利技术GsERF1的植物表达载体(pTF101.1-GsERF1)转化拟南芥并获得三个独立的转化株系(OX-3,4和6)。与对照相比过表达GsERF1的转基因拟南芥的主根相对伸长率较对照显著增加；在转基因拟南芥的根中脯氨酸含量显著增加，说明GsERF1在大豆耐铝中具有重要的作用。(2)本专利技术所供的大豆耐铝相关基因GsERF1，位于大豆第9号染色体，读码框长度为369bp，编码122个氨基酸；利用任何一种引导外源基因在植物中表达的载体，将本专利技术GsERF1基因导入植物细胞，可获得耐铝能力显著提高的转基因植株。(3)使用野生大豆耐铝相关基因GsERF1重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前加上任何一种增强型启动子或者组成型启动子，如花椰菜花叶病毒病35S启动子、玉米的泛素启动子，它们可单独使用或者与其它植物启动子结合使用；另外为了便于对转基因植物或者细胞的筛选，可对所有植物表达载体进行加工，可以加入在植物中表达可以产生颜色变化的酶基因或者发光化合物基因(荧光素酶基因、GUS基因等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白，为如下(1)或(2)：/n(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；/n(2)将序列表中序列2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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。/n

【技术特征摘要】
1.一种蛋白，为如下(1)或(2)：
(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
(2)将序列表中序列2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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。


2.编码权利要求1所述蛋白的核酸分子。


3.根据权利要求2所述的核酸分子，其特征在于：
所述核酸分子是如下1)-3)中任一种的DNA分子：
1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；
2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；
3)与1)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。


4.含有权利要求2或3所述核酸分子的重组载体、表达盒或重组菌。


5.权利要求1所述蛋白、权利要求2或3所述核酸分子或权利要求4所述的重组载体、表达盒或重组菌在调控植物耐逆性中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马启彬，李璐，年海，程艳波，蔡占东，李新岗，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44