通过调节套索RNA的降解实现植物抗旱的基因、表达载体和应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程领域，涉及一种抗旱基因，特别是指通过调节套索RNA的降解实现植物抗旱的基因、表达载体和应用。本发明专利技术公开了一种拟南芥富含脯氨酸蛋白编码基因SIC在调控植物耐旱中的应用，涉及基因工程技术领域，拟南芥富含脯氨酸蛋白编码基因SIC，通过影响套索RNA分支酶DBR1的核堆积，进而控制套索RNA在细胞内的堆积，从而影响miRNA的生物合成，最终调控气孔密度和开度及植物抗旱重要激素ABA的累积，调节植物耐旱性。调节植物耐旱性。调节植物耐旱性。

Genes, expression vectors and applications of drought resistance in plants by regulating the degradation of lasso RNA

【技术实现步骤摘要】
通过调节套索RNA的降解实现植物抗旱的基因、表达载体和应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程领域，涉及一种抗旱基因，特别是指通过调节套索RNA的降解实现植物抗旱的基因、表达载体和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着全球气候变暖的不断加剧，干旱已成为自然界中主要的非生物胁迫之一，严重影响着植物的生长和作物产量，解决干旱问题并提高作物产量是实现农业可持续发展的重要挑战。适度干旱利于植物发育，而过度干旱将造成植物发育不良和作物减产等危害。因此，植物如何响应干旱是一个根本性的生物学问题，提高植物抗旱对提高作物产量具有重要意义。拟南芥(Arabidopsis thaliana)是植物学基因工程研究的重要模式植物，因其生长周期短、形态特征明显、基因组小等特点被广泛研究，通过对拟南芥相关基因的研究，将为其他植物物种基因功能研究及通过基因工程指导遗传育种奠定基础。
[0003]植物中存在一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的蛋白质，其普遍特点是脯氨酸(Pro)残基含量高, 至少有2个连续的Pro排列在氨基酸链中，被称为富含脯氨酸蛋白。这类蛋白在双子叶植物及单子叶植物中广泛存在，并且在植物生长发育和逆境适应中扮演重要角色。
[0004]套索RNA呈现环状，是真核生物RNA转录后加工的产物。当真核生物mRNA的初级转录产物前体mRNA产生后，它必须进行5
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端和3
’‑
端的修饰，以及内含子去除，才能形成成熟的mRNA，并被转运到核糖体，指导蛋白质合成。其中，当内含子去除时，剪接体使内含子区段弯曲成套索状，所以称之为套索RNA。DBR1是套索RNA降解的限速酶。
[0005]专利201310101230.2公开了一种富含脯氨酸蛋白基因及其表达载体和应用，该基因在抗病害中取得了较好的效果，申请人进一步以模式植物拟南芥为对象，对富含脯氨酸蛋白的基因功能进行研究，发现富含脯氨酸蛋白编码基因SIC和其编码蛋白质在植物育种中的新作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种通过调节套索RNA的降解实现植物抗旱的基因、表达载体和应用，为植物育种提供了一种新的方向和途径。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：通过调节套索RNA的降解实现植物抗旱的基因。
[0008]所述基因通过调控套索 RNA分支酶DBR1的细胞核累积，进而实现调控套索RNA的降解。
[0009]所述基因为富含脯氨酸蛋白基因SIC，其核苷酸序列如SEQ ID NO .1所示或与具有与SEQ ID NO .1互补的核苷酸序列。
[0010]包含上述所示基因的表达载体。
[0011]所述表达载体为将权利要求1
‑
3任一项所述的基因插入pCambia1300
‑
GFP载体上
获得的。
[0012]包含上述的表达载体的宿主细胞，所述宿主细胞为农杆菌细胞。
[0013]上述的基因、表达载体和/或宿主细胞在培育抗旱植物中的应用。
[0014]上述的基因、表达载体和/或宿主细胞在调控气孔密度和开度中的应用。
[0015]上述的基因、表达载体和/或宿主细胞在调控激素ABA的累积量中的应用。
[0016]上述的基因、表达载体和/或宿主细胞在调节植物耐旱性中的作用。
[0017]进一步，所述植物为双子叶植物。
[0018]优选的，所述植物为拟南芥。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过研究找到了一个能够影响植物抗旱性相关基因，命名为SIC，它是一种富含脯氨酸的蛋白。并且，拟南芥中T
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DNA插入造成的SIC基因突变体植株，植物抗旱性增强，气孔密度和开度增加，植物激素ABA累积。
[0020]本专利技术提供的SIC基因在作物育种方面具有潜在的应用价值。在调控植物抗旱中的一种潜在机理：即通过调控套索RNA分支酶DBR1的细胞核累积，而影响套索RNA的降解，从而抑制miRNA的生物合成，最终影响植物抗旱性。
[0021]在科学研究中，需要构建抗旱性的植物，基于SIC基因功能缺失导致植物耐旱性提高的这一特点，本专利技术提供了该基因在构建植物耐干旱模型方面的应用。具体的，利用基因工程技术使植物SIC基因的表达降低或不表达。
[0022]本专利技术首次公开SIC基因编码的富含脯氨酸蛋白对植物耐旱性的影响，SIC基因的突变造成纯合突变体植物耐旱性增强的性状。该基因编码蛋白，能够通过调控套索RNA分支酶DBR1的细胞核累积，而影响套索RNA的降解，进而影响miRNA的生物合成，最终通过调控气孔密度和开度、植株抗旱重要激素ABA在植物体内的累积，而调节拟南芥抗旱性。
[0023]本专利技术为加深富含脯氨酸蛋白功能研究及植物耐旱性等性状的研究和应用提供了新的基因资源及理论指导。
附图说明
[0024]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为SIC基因构建完成的p35S:SIC
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GFP载体示意图。
[0026]图2为突变体T
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DNA插入位置示意图和纯合突变体验证及p35S:SIC
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GFP植株验证；其中，A为T
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DNA插入位置示意图,白色框表示UTR区域，黑色框表示外显子区域，黑线表示内含子区域；B为p35S:SIC
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GFP验证引物位置图示，绿色框表示GFP编码区域，紫色箭头表示p35S启动子；C为利用特异性引物验证T
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DNA插入和纯合及p35S:SIC
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GFP植株的PCR电泳图。
[0027]图3为野生型、sic
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4突变体和回补植株的气孔形态图及气孔开度和密度统计图；其中，A野生型、sic
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4突变体和回补植株的气孔形态图；B为野生型、sic
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4突变体和回补植株的气孔开度统计图；C为野生型、sic
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4突变体和回补植株的气孔密度统计图；星号表示显著性分析（P<0.001）。
[0028]图4为野生型、sic
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4突变体和回补植株的ABA含量测定图；星号表示显著性分析（P<0.001）。
[0029]图5为突变体在干旱条件下的植株表型图。
[0030]图6为DBR1
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GFP在野生型和sic
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4突变体中的定位分析；A图为pDBR1:DBR1
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GFP在野生型和sic
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4纯合突变体中的荧光分布（左边），右边为线条处的荧光灰度曲线图；B图为野生型和sic
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.通过调节套索RNA的降解实现植物抗旱的基因。2. 根据权利要求1所述的基因，其特征在于：所述基因通过调控套索 RNA分支酶DBR1的细胞核累积，进而实现调控套索RNA的降解。3. 根据权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因为富含脯氨酸蛋白基因SIC，其核苷酸序列如SEQ ID NO .1所示或与具有与SEQ ID NO .1互补的核苷酸序列。4.包含权利要求1
‑
3任一项所示基因的表达载体。5.根据权利要求4所述的表达载体，其特征在于：所述表达载体为将权利要求1
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3任一项所述的基因插入pCambia1300
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GFP载体上获得的。6.包含权利要求5所述的表达载体的宿主...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡筑兵，吴承云，王行松，
申请(专利权)人：河南大学三亚研究院，
类型：发明
国别省市：