一种大麦受体类激酶HvSERK1在根毛生长中的应用制造技术

本发明专利技术涉及基因工程技术领域，具体是大麦HvSERK1基因、大麦受体类激酶HvSERK1，含有所述基因的重组表达载体，及其在促进植物根毛生长中的应用。本发明专利技术通过克隆大麦HvSERK1基因，并在拟南芥中进行遗传转化，过量表达外源大麦HvSERK1基因，能够显著提高拟南芥根毛长度。因此，HvSERK1可望用于基因工程育种，将其导入短根毛大麦品种中，有望提高大麦吸收水分和养分的能力。本发明专利技术为大麦耐干旱育种与生产提供了理论依据和相关基因。理论依据和相关基因。

【技术实现步骤摘要】
一种大麦受体类激酶HvSERK1在根毛生长中的应用


[0001]本专利技术涉及基因工程
，具体地说，是大麦HvSERK1基因及其表达载体、大麦受体类激酶HvSERK1及其应用。

技术介绍

[0002]根毛是植物根表皮细胞中高度特化的细胞，能够增加根的表面积，提高植物获取水分和养分的能力；还能通过自身的适应性反应及其根系分泌物，来提高植物的抗逆性。目前，为了提高农作物的产量，农业生产上大量施用化肥和农药，已经造成了严重的环境污染和能源浪费，同时也增加了农民的成本投入，因此，研究如何获得较多和较长根毛的作物新品种，提高作物产量和高效利用养分水分，是提高作物产量、抗逆性和可持续农业发展的基础和关键。研究调控根毛生长和发育相关的基因，对于了解植物生长发育的遗传调控机理，具有重要的理论意义和实际应用价值。
[0003]受体类激酶是一类跨膜蛋白，广泛存在于植物中，它们中转导细胞外信号来调节植物发育、自交不亲和性和防御反应方面发挥了重要作用。SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR KINASES(SERKs)属于LRR
‑
RLKs亚家族II，首先中胡萝卜体细胞胚胎发生过程中发现的一类受体类激酶。拟南芥中SERKs参与包括体细胞胚胎发生、幼苗发育、油菜素内酯(BRs)信号转导、植物免疫和气孔发育。拟南芥SERKs家族包括5个同源基因，分别是SERK1、SERK2、SERK3/BKA1、SERK4/BKK1和SERK5。SERK1和SERK2的氨基酸序列十分相似，其双突变体serk1serk2由于不能形成绒毡层细胞而导致败育，表明SERK1和SERK2对于拟南芥花药绒毡层的形成十分重要。BRs能够与生长素和其他植物激素相互作用，来影响拟南芥根的发育，三突变体serk1bak1bkk1不仅能够阻断BR信号通路，还会影响生长素极性运输、细胞周期、内皮层发育、根分生组织分化相关的基因表达下调，从而影响拟南芥根的发育。SERK1、SERK2、SERK3/BAK1、SERK4/BKK1都参与调控拟南芥气孔的发育，且不依赖于BR信号。
[0004]麦类作物是世界上重要的粮食作物，其功能基因组研究对于全球粮食安全有着极为重要的意义。大麦(Hordeum vulgare L.)属于禾本科大麦属植物，是世界第四大谷类作物，主要用作啤酒工业原料、畜牧业饲料和食品加工原料，也是遗传学和生理学研究的重要模式植物。但是干旱严重影响了大麦的种植，成为制约大麦增产的最主要的非生物因素之一，因此，迫切需要挖掘根毛相关基因，以培育多根毛长根毛多大麦品种。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供大麦HvSERK1基因、大麦受体类激酶HvSERK1，含有所述大麦HvSERK1基因的重组表达载体，以及所述基因在促进拟南芥根毛生长中的应用。
[0006]本专利技术的第一方面，提供大麦HvSERK1基因，所述基因的CDS区核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0007]本专利技术的第二方面，提供如上所述的大麦HvSERK1基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0008]HvSERK1基因的克隆与分析：本专利技术从栽培大麦“花30”中鉴定克隆到基因HvSERK1，该基因的CDS区全长1884bp，编码一个627aa的蛋白质序列，该蛋白分子量为69.0769KDa，等电点pI＝5.70。
[0009]本专利技术的第三方面，提供用于扩增如上所述大麦HvSERK1基因的引物对，其核苷酸序列分别如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。
[0010]本专利技术的第四方面，提供一种含有如上所述的大麦HvSERK1基因的重组表达载体。
[0011]进一步的，所述的重组表达载体包括原始载体和插入所述原始载体的目的基因，所述目的基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示。
[0012]进一步的，启动所述目的基因表达的启动子为35S强启动子。
[0013]进一步的，所述原始载体为pH2GW7。
[0014]更进一步的，所述重组表达载体的构建：采用Gateway系统(Invitrogen公司)将大麦HvSERK1基因连入植物表达载体pH2GW7中。启动所述大麦HvSERK1基因表达的启动子为强启动子。强启动子能够启动大麦HvSERK1基因过量表达。作为优选，所述的强启动子为35S。
[0015]本专利技术的第五方面，提供一种含有如上所述的重组表达载体的转化子。
[0016]进一步的，所述转化子的宿主菌为农杆菌GV3101、LBA4404、AGL1或EHA105。
[0017]本专利技术的第六方面，提供上述大麦HvSERK1基因、上述大麦HvSERK1基因编码的蛋白、上述引物对、上述重组表达载体、或上述转化子在植物育种中的用途。
[0018]进一步的，所述植物育种为调控植物根毛生长。
[0019]进一步的，所述植物育种为促进植物根毛生长。在本专利技术的一个实施方式中，所述的植物为拟南芥。
[0020]本专利技术提供了大麦HvSERK1基因在调控根毛生长方面的用途，本专利技术通过克隆大麦HvSERK1基因，并在拟南芥中进行遗传转化，过量表达外源大麦HvSERK1基因，能够显著提高拟南芥根毛长度。因此，HvSERK1可望用于基因工程育种，将其导入短根毛大麦品种中，有望提高大麦吸收水分和养分的能力。本专利技术为大麦耐干旱育种与生产提供了理论依据和相关基因。
[0021]本专利技术优点在于：
[0022]本专利技术通过对大麦HvSERK1基因的克隆和分析，并结合拟南芥中表型分析，证明大麦HvSERK1基因可显著增加拟南芥根毛长度。本专利技术为大麦长根毛育种与生产提供了理论依据和相关基因。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所述过量表达HvSERK1基因的拟南芥转基因材料中HvSERK1基因表达量。
[0024]图2为本专利技术所述过量表达HvSERK1基因的拟南芥转基因材料根毛长度显著增加。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例和附图对本专利技术提供的具体实施方式作详细说明。
[0026]实施例1：大麦HvSERK1基因过量表达载体构建和拟南芥遗传转化
[0027](1)取大麦“花30”幼胚，提取RNA，采用Trizol法(Invitrogen)，操作步骤按说明书
进行。取1μg RNA进行反转录获得cDNA。
[0028](2)根据HvSERK1基因序列设计特异性引物，分别在引物5
’
端加上限制性酶切位点，序列如下：
[0029]HvSERK1
‑
CDS
‑
F:5
’‑
CCATCGATCTGCGGCTTTGAGACGG
‑3’
(SEQ ID NO.3)；
[0030]HvSERK1
‑
CDS
‑
R:5
’‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大麦HvSERK1基因，其CDS区核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.如权利要求1所述的大麦HvSERK1基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。3.用于扩增如权利要求1所述的大麦HvSERK1基因的引物对，其核苷酸序列分别如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。4.一种含有如权利要求1所述的大麦HvSERK1基因的重组表达载体。5.根据权利要求4所述的重组表达载体，其特征在于，所述的重组表达载体包括原始载体和插入所述原始载体的目的基因，所述目的基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示。6.根据权利要求5所述的重组表达载体，其特征在于，启动所述目...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琳丽，刘成洪，李颖波，
申请(专利权)人：上海市农业科学院，
类型：发明
国别省市：