一种调控叶片衰老基因ZmSAG39、编码蛋白及其应用制造技术

本发明专利技术提出了一种调控叶片衰老的基因ZmSAG39、编码蛋白及其应用，属于基因工程技术领域。该调控叶片衰老的基因ZmSAG39的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术提供了一种调控叶片衰老的基因ZmSAG39。蛋白质ZmSAG39正调控植物衰老过程，过量表达基因ZmSAG39促进叶片衰老发生。该基因为一种新的植物衰老相关基因，该基因ZmSAG39可参与到衰老调控过程，调整植物群体发育时期以达到增产的目的，有非常重要的应用价值，可以用于培育抗衰老，特别是抗叶片衰老的转基因植物。叶片衰老的转基因植物。叶片衰老的转基因植物。

【技术实现步骤摘要】
一种调控叶片衰老基因ZmSAG39、编码蛋白及其应用


本专利技术涉及基因工程
，具体涉及一种调控叶片衰老基因ZmSAG39、编码蛋白及其应用。

技术介绍

衰老是生物体在细胞、组织、器官及个体水平上随时间推移逐渐退化的一个生物学过程，其引发生命的终结。植物衰老是一个器官水平上的衰退过程，往往伴随叶肉细胞和个体的死亡，如水稻、玉米和大豆等一年生植物灌浆期间叶片的衰老。对树木等多年生植物而言，衰老主要体现在秋季叶片颜色的变化上。植物衰老并非一个被动无序的衰退过程，其本质上是一个叶肉细胞的程序性死亡过程。叶片是植物进行光合作用的主要场所，经过一段时间的光合作用并积累营养物质，叶肉细胞进入衰老期。衰老期间，叶肉细胞的结构、代谢和基因表达均经历有序的变化。叶绿体含有叶肉细胞约70％的总蛋白，是第一个被降解的细胞器。衰老叶片叶绿素含量迅速降低，是叶片衰老速率的一个重要指标。随后，过氧化物酶体等细胞器活性逐渐降低并降解。细胞核和线粒体控制基因转录和能量供应，其完整性一直维持到衰老最后阶段。在细胞代谢方面，衰老叶片的碳同化过程逐渐被叶绿素、蛋白质、膜脂及RNA等生物大分子的降解过程取代，从而促进养分转移至幼嫩叶片、种子和果实等器官中。叶片衰老是自然界所有植物生命活动必须经历的一个生理现象，是植物演化过程中被选择保留下的一个生物学过程。在农业生产上，叶片衰老缩短作物生命周期，降低作物产量，导致蔬菜作物叶片黄化及养分流失。因此，挖掘叶片衰老的遗传控制基因，有助于加深人类对该生理现象的认识，从而为生物工程技术改良衰老相关性状提供理论据。研究表明，植物衰老受内在遗传因素和生长环境等外在因素互作调控。影响衰老发生的外在因素包括高温、低温、干旱、臭氧、营养缺乏、病原菌侵染和荫蔽等各种环境胁迫因素，内在因素主要包括基因(如光合作用调控基因CAB2、蛋白合成调控基因RPS与RBC，以及衰老相关标志基因SAGs等)表达水平的波动和植物激素(如细胞分裂素、乙烯、乙酰水杨酸和茉莉酸等)含量的变化等。目前已鉴定到的衰老调控基因极大地促进了人类对衰老过程的认识，但挖掘新的衰老调控基因仍将具有重要的理论意义和应用价值。虽然分离鉴定SAGs调控基因的技术方法已经成熟，但仍需考虑如何鉴定大量不依赖SAGs途径调控衰老的新基因。利用正向遗传学方法筛选衰老相关突变体，是鉴定到此类基因的有效方法之一。我们知道，衰老起始、发生和结束是一个受到精细调控的复杂生物学过程，现有遗传筛选远未达到饱和，因此选用不同衰老突变体克隆新的衰老调控基因显得尤为重要。相比T
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DNA插入突变体库，化学诱变方法将更加有价值，因为其可提供新的等位变异，如AHK3/ORE12参与调控衰老现象的发现过程。筛选现有衰老突变体的抑制突变有助于进一步解析调控衰老的分子遗传网络。此外，衰老是叶片发育的最后一步，因此衰老控制基因也可能参与到其它生物学过程中发挥作用。为鉴定偶联调控衰老过程的其他生物学通路，分析衰老突变体转录组变化可提供重要
线索。值得指出的是，目前叶片衰老的分子调控机理主要基于基因表达水平的解析，基因表达仅仅是基因发挥生物学功能的一方面，其它调控机制(如蛋白水平、蛋白稳定性和蛋白亚细胞定位等)介导的衰老过程亦需被考虑到。整合蛋白质组和代谢组学分析方法有助于加深对衰老分子调控机理的进一步解析。叶片衰老研究领域的另一个重大挑战是评估衰老控制基因的应用前景。利用生物工程技术对单个基因进行遗传修饰而定向改良目标性状(如作物产量、营养品质、耐逆性或抗病性等)的方法已日趋成熟，能否鉴定到切实有效的衰老控制基因显得尤为重要。对大田生长的农作物而言，由于面临各种竞争抑制和环境胁迫，筛选到本质上改变作物衰老性状的调控基因，对选育抗衰老作物新品种具有重要的理论意义和应用价值。考虑到未来面临的粮食短缺和能源匮乏等重大问题，提高作物产量理应被优先考虑。

技术实现思路

本专利技术的目的在于提出一种调控叶片衰老基因ZmSAG39、编码蛋白及其应用，蛋白质ZmSAG39正调控植物衰老过程，过量表达ZmSAG39基因促进叶片衰老发生。该基因为一种新的植物衰老相关基因，该基因ZmSAG39可参与到衰老调控过程，调整植物群体发育时期以达到增产的目的，有非常重要的应用价值，可以用于培育抗衰老，特别是抗叶片衰老的转基因植物。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种调控叶片衰老的基因ZmSAG39，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本专利技术进一步保护如上述调控叶片衰老的基因ZmSAG39在调控叶片衰老性能中的应用。本专利技术进一步保护如上述调控叶片衰老的基因ZmSAG39在玉米种质资源改良中的应用。本专利技术进一步保护如上述调控叶片衰老的基因ZmSAG39在调控叶片衰老转基因玉米中的应用。本专利技术进一步保护一种上述调控叶片衰老的基因ZmSAG39的编码蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本专利技术进一步保护含有上述调控叶片衰老的基因ZmSAG39的生物材料，所述生物材料为表达盒、载体、工程菌或细胞。作为本专利技术的进一步改进，所述载体为pCAMBIA3301载体，所述pCAMBIA3301载体的多克隆位点区域依次连接有35S启动子、如上述的基因ZmSAG39和终止子。作为本专利技术的进一步改进，所述细胞为宿主细胞，所述宿主细胞含有如上述的载体，和/或其基因组中整合有外源的如上述的基因ZmSAG39的正向或反向序列。本专利技术进一步保护一种延缓植物叶片衰老的方法，将上述的调控叶片衰老的基因ZmSAG39整合到植物的细胞、组织和器官中，并使其过量表达。作为本专利技术的进一步改进，所述植物包括玉米、水稻、小麦、拟南芥。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种调控叶片衰老的基因ZmSAG39。蛋白质ZmSAG39正调控植物衰老过程，过量表达基因ZmSAG39促进叶片衰老发生。该基因为一种
新的植物衰老相关基因，该基因ZmSAG39可参与到衰老调控过程，调整植物群体发育时期以达到增产的目的，有非常重要的应用价值，可以用于培育抗衰老，特别是抗叶片衰老的转基因植物。
附图说明
为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为基因ZmSAG39在玉米自交系H8186不同组织中的表达模式；图2为重组表达载体pCAMBIA3301
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SAG39的图谱示意图；图3为实施例4中基因ZmSAG39表达水平的鉴定结果；图4为实施例4中表型观察的结果；图5为实施例4中相对叶绿素含量检测的结果；图6为实施例4中相对离子渗透率检测的结果；图7为实施例4中H2O2含量检测的结果；图8为实施例4中黑暗处理对叶片衰老的影响。
具体实施方式
下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调控叶片衰老的基因ZmSAG39，其特征在于，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.如权利要求1所述调控叶片衰老的基因ZmSAG39在调控叶片衰老性能中的应用。3.如权利要求1所述调控叶片衰老的基因ZmSAG39在玉米种质资源改良中的应用。4.如权利要求1所述调控叶片衰老的基因ZmSAG39在调控叶片衰老转基因玉米中的应用。5.一种如权利要求1所述调控叶片衰老的基因ZmSAG39的编码蛋白，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。6.含有权利要求1所述调控叶片衰老的基因ZmSAG39的生物材料，其特征在于，所述生物材料为表达盒、载体、工程菌或细胞。7.根据权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：关淑艳，王春来，马义勇，曲静，刘思言，王丕武，姚丹，张卓，刘慧婧，焦鹏，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：