檀香法尼烯合成酶SaAFS及其在植物抗寒性上的应用制造技术

本发明专利技术公开了檀香法尼烯合成酶SaAFS及其在植物抗寒性上的应用。本发明专利技术首次发现檀香法尼烯合成酶SaAFS编码基因是一个抗寒基因，在植物中过表达该基因可显著提高植物的抗寒性。该基因及其编码蛋白可用于农作物抗冷新品种培育与鉴定，具有较高的应用价值。本发明专利技术发现的遗传资源有利于农业抗寒植物品种的开发，有望扩大不耐寒植物的种植区域，提升农业经济效益。益。益。

【技术实现步骤摘要】
檀香法尼烯合成酶SaAFS及其在植物抗寒性上的应用


[0001]本专利技术属于基因工程
，具体涉及檀香α
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法尼烯合成酶基因SaAFS(Santalum albumα
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farnesene synthase)及其编码蛋白在提高植物抗寒性方面的应用。

技术介绍

[0002]植物与环境之间存在着极为密切的联系。任何植物，无论是一个个体，还是群体，都需要随时随地应对所在的环境并做出积极的响应，这是生命维持其存在和发展的必由之路。冷胁迫是阻碍植物生长、限制其地理分布与减少农作物产量的主要的非生物因子之一。在长期的进化中，植物已经形成了复杂的抵御低温胁迫的应答的分子机制，即在分子、细胞和生理水平上发生一系列的变化，以适应不利的环境条件。研究表明：植物主要的抗冷信号途径是ICI
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CBF模型，该信号的激发引起了诸多抗冷蛋白的表达，尽而提到植物的抗冷性。檀香(Santalum album L.)属檀香科(Santalaceae)檀香属(Santalum L.)植物，野生种源主要分布于印度迈索尔的老山檀香，堪称檀香木(sandalwood)，是世界上最贵的木本植物之一，素有“液体黄金”之称，其经济收益是其它林木的5
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10倍。目前，主要栽培于中国、斯里兰卡、印度尼西亚、马来西亚、菲律宾和澳大利亚北部等热带亚热带地区。我国并无檀香的原生分布，1962年我园首次从印尼引入檀香种子繁育成功；80年代从印度引入“老山香”，即檀香优质种源也获得成功(李应兰2003)。近十年来，我们研究团队进行了檀香人工栽培技术开发并向其它地区推广，目前已在我国广东、海南和福建等热带亚热带地区种植。把国外珍贵的经济树种引入中国，对于提高我国农林业经济效益，改善农林业结构以及开拓新兴产业具有重要的意义。由于我国绝大多数面积属于温带与寒带气候，尽而限制了檀香在我国大面积的引种与种植。因此，发现植物抗寒相关基因，并研究其在植物抗寒性方面的影响，具有重要意义。目前，有关AFS基因在植物抗寒性方面的研究尚未见报道。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种檀香法尼烯合成酶SaAFS，编码该酶的基因，含有该编码基因的重组载体、重组菌及其应用。
[0004]专利技术人研究发现冷胁迫导致一个基因转录本在檀香叶中显著上调表达。专利技术人基于植物基因克隆技术将该基因克隆，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示；其编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示；该蛋白定位于细胞质中。构建pET28a
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SaAFS载体与原核(Rossetta DE3)表达蛋白后，酶活性GC
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MS鉴定为α
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法尼烯，将其命名为SaAFS。通过QRT
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PCR技术分析发现，在冷处理条件下SaAFS基因的相对表达量显著上调。此外，对低温处理前后SaAFS转基因株系的表型及相关生理指标进行分析，结果表明：相对于野生型拟南芥植株，SaAFS超表达植株具有更强的抗寒性，表现为萌发率和成活率显著提高，脯氨酸含量升高，而MDA含量和H2O2含量较低，表明SaAFS基因具有一定的抗寒能力，是潜在的抗寒基因，可用于农作物抗冷新品种培育与鉴定，具有较高的应用价值。本专利技术发现的遗传资源有利于农业抗寒植物品种的开发，有望扩大不耐寒植物的种植区域，提升农业经济效益。
[0005]因此，本专利技术的第一个目的是提供一种檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供一种上述檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS的编码基因，该编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0007]本专利技术的第三个目的是提供一种含有上述编码基因的重组载体或重组菌。
[0008]本专利技术的第四个目的是提供上述檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS或其编码基因、重组载体或重组菌在提高植物抗寒性中的应用。
[0009]优选的，所述的应用是在植物中过表达檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS，从而提高植物抗寒性。
[0010]本专利技术的第五个目的是提供上述檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS或其编码基因、重组载体或重组菌在植物抗寒品种鉴定和培育中的应用。
[0011]本专利技术的第六个目的是提供促进植物过表达檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS的试剂在提高植物抗寒性中的应用，所述的檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。
[0012]本专利技术的第七个目的是提供在植物中过表达檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS在提高植物抗寒性中的应用，所述的檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。
[0013]本专利技术的第八个目的是提供一种提高植物抗寒性的方法，该方法是在植物中过表达檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS，所述的檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。
[0014]优选的，该方法是将如SEQ ID NO.1所示的檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS的编码基因导入植物中，获得檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS过表达的转基因植物。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0016]本专利技术首次发现檀香法尼烯合成酶SaAFS编码基因是一个抗寒基因，在植物中过表达该基因可显著提高植物的抗寒性。该基因及其编码蛋白可用于农作物抗冷新品种培育与鉴定，具有较高的应用价值。本专利技术发现的遗传资源有利于农业抗寒植物品种的开发，有望扩大不耐寒植物的种植区域，提升农业经济效益。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的流程图。
[0018]图2为4℃处理后檀香幼苗的表型分析，其中，a：正常条件下生长的幼苗；b
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d：4℃处理12h，24h和48h的檀香幼苗；e
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f：4℃处理24h和48h时幼苗顶芽(箭头)；g：4℃处理幼苗恢复48h。
[0019]图3为本专利技术SaAFS酶活性检测，其中，A：SaAFS样品与底物FPP反应产物的GC
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MS鉴定；B：α
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法尼烯标准品的GC
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MS分析。
[0020]图4为本专利技术SaAFS超表达拟南芥株系的构建与鉴定，其中，A：超表达载体pGreen
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35S
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6HA
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SaAFS模式图；B：纯和株系中SaAFS基因的QRT
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PCR分析；C：SaAFS基因的半定量分析；D：2周龄转基因株系幼苗；E，4周龄转基因植株。WT：野生型，L1
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L15：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。2.一种权利要求1所述的檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS的编码基因。3.根据权利要求2所述的编码基因，其特征在于，所述的编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。4.含有权利要求2或3所述的编码基因的重组载体或重组菌。5.权利要求1所述的檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS或其编码基因、权利要求4所述的重组载体或重组菌在提高植物抗寒性中的应用。6.权利要求1所述的檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS或其编码基因、权利要求4所述的重组载体或重组菌在植物抗寒品种鉴定和培育中的应用。7.促进植物过表达檀香α
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法尼烯合成酶SaAFS的试剂在提高植物抗寒性中的应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新华，陈晓宏，熊玉萍，马国华，
申请(专利权)人：中国科学院华南植物园，
类型：发明
国别省市：