紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用，所述MsSAP22基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。本发明专利技术发现MsSAP22表达蛋白定位于叶绿体中。过表达MsSAP22基因能增强拟南芥的耐旱性，有利于从分子机制上阐明MsSAP22基因在抗渗透胁迫响应方面的作用，并且对苜蓿的定向遗传改良有重要意义。有重要意义。有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用。

技术介绍

[0002]紫花苜蓿(Medicago sativa subsp.sativa)作为最重要的豆科牧草，在我国草牧业发展和生态经济建设中发挥着巨大作用(杨青川等，2016)。西北、华北干旱和半干旱地区是我国紫花苜蓿主产区，这些地区干旱少雨，水资源匮乏，已成为影响紫花苜蓿产量和地理分布的关键瓶颈(陈静等，2020)。另外，我国紫花苜蓿抗旱品种缺乏及对优质牧草的需求快速增加，导致苜蓿干草和种子长期依赖进口，成为影响我国草牧业发展的问题。因此，紫花苜蓿抗旱功能基因的挖掘及其响应干旱生理和分子机制的解析，对促进高抗旱紫花苜蓿遗传改良及我国草牧业发展具有重要的理论意义和实践价值。
[0003]现实研究中，由于紫花苜蓿具有多倍体遗传、近交衰退、异花授粉、自交不亲和等复杂特性，极大的阻碍了对其基因组的解析和新品种的培育。紫花苜蓿是我国西北、华北干旱和半干旱地区的主栽牧草，其虽具有一定的抗旱性，但耐旱能力较弱。随着水资源的日益匮乏，干旱胁迫已成为限制紫花苜蓿产量和品质的主要因素。近年来，研究人员从形态学、生理学、蛋白质组学及转录组学等不同领域对紫花苜蓿响应干旱胁迫开展了研究(Ma et al.，2017，Luo et al.，2019，Wang et al.，2020)，但相较于其它模式植物和重要农作物依然严重滞后。因此，迫切需要加强紫花苜蓿响应干旱胁迫基础研究，为提高紫花苜蓿耐旱能力及解决我国优质苜蓿严重依赖进口的问题奠定理论基础。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目在于提供一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述的核苷酸序列由366个碱基组成。
[0007]一种紫花苜蓿叶绿体MsSAP22蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。所述的序列由121个氨基酸残基组成。
[0008]包含上述紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因的过表达载体也落入本专利技术的保护范围，本专利技术所选用的过表达载体为农杆菌过表达载体。
[0009]本专利技术最重要的专利技术点在于通过抗渗透胁迫实验，发现该基因能够提高植物耐旱性。也就是说，该基因或蛋白或过表达载体在提高植物耐旱性方面具有重要的作用。
[0010]上述植物包括紫花苜蓿、烟草、拟南芥，但不限于此，凡是可以利用转基因技术将MsSAP22基因的过表达载体转入该植物中，均可以获得相同的技术效果。
[0011]本专利技术所述耐旱性表现包括：在抗渗透胁迫下，相对于野生型植株来讲，转基因植
株的耐受性强于野生型。具体表现为：在含有300mM甘露醇和30μM ABA的1/2 MS培养基上，野生型和转基因株系的根系生长均受到抑制，但转基因株系的根长和侧根数显著高于野生型。还对转基因拟南芥在土壤中的抗旱性进行了评价。首先将Col
‑
0和转基因株系在正常的1/2 MS培养基上萌发，再将萌发后的拟南芥幼苗移栽至土壤中，土壤的成分为草炭土和蛭石(3∶1)。幼苗生长约20天后，将花盆浇水至饱和后进行干旱处理，每个处理设置3次生物学重复，然后观察其表型，对野生型和转基因株系进行干旱处理12天后，转基因拟南芥开始出现萎蔫和干枯现象，但野生型拟南芥已经完全干枯。此时对所有拟南芥进行复水处理，结果表明复水后转基因拟南芥的存活率显著大于野生型，说明MsSAP22基因增强了转基因拟南芥的抗旱性。
[0012]本专利技术还保护一种植物育种方法，其特征在于，所述方法为(1)或(2)：
[0013](1)通过增加目的植物中MsSAP22蛋白的活性，获得耐旱性强于目的植物的植株；
[0014](2)通过促进目的植物中MsSAP22基因的表达，获得耐旱性强于目的植物的植株。
[0015]其中，目的植物(target plant)，本专利技术所述目的植物是拟南芥。
[0016]目的基因(target gene)，也称靶标基因，在基因工程设计和操作中，被用于基因重组、改变受体细胞性状和获得预期表达产物的基因。可以是生物体本身的，也可以是来自不同生物体的。
[0017]本专利技术中，对于适用于本专利技术的植物或目的植物没有特别的限制，只要其适合进行基因的转化操作，如各种农作物、花卉植物、或林业植物等。所述的植物比如可以是(不限于)：双子叶植物、单子叶植物或裸子植物。
[0018]作为一种优选方式，所述的“植物”包括但不限于：紫花苜蓿、烟草、拟南芥，凡是具有该基因或者与之同源的基因均适用。
[0019]本专利技术中所说的“植物”包括整株植物，其亲本和子代植株以及植物的不同部位，包括种子、果实、芽、茎、叶、根(包括块茎)、花、组织和器官，在这些不同的部分均有我们目的基因或者核酸。这里所提及的“植物”也包括植物细胞、悬浮培养物、愈伤组织、胚、分生组织区、配子体、孢子体、花粉和小孢子，同样，其中每种前述对象包含目的基因/核酸。
[0020]本专利技术包括任何植物细胞，或任何由其中的方法获得或可获得的植物，以及所有的植物部分及其繁殖体。本专利也包含由任何前述方法所获得的转染细胞、组织、器官或完整植物。唯一的要求是子代表现出相同的基因型或表型特征，使用本专利中的方法获得的子代特性相同。
[0021]本专利技术还扩展到如上所述的植物的可收获的部分，但不限于种子、叶、果实、花、茎、根、根茎、块茎和球茎。同时进一步涉及植株收获后的其他衍生物，如干燥颗粒或粉末、油、脂肪和脂肪酸、淀粉或蛋白质。本专利技术还涉及由相关植物获得的食品或食品添加剂。
[0022]本专利技术的优点：
[0023]本专利技术首次公开了紫花苜蓿MsSAP22基因，并确定了该基因的氨基酸序列。并且发现MsSAP22表达蛋白定位于叶绿体中。
[0024]过表达MsSAP22能增强拟南芥的耐旱性，有利于从分子机制上阐明MsSAP22基因在抗渗透胁迫响应方面的作用，并且对苜蓿的定向遗传改良有重要意义
附图说明
[0025]图1是MsSAP22基因对干旱胁迫的响应；
[0026]图2是MsSAP22基因的克隆；
[0027]图3是PEG和ABA胁迫下转化酵母细胞生长情况；
[0028]图4是MsSAP22基因植物过表达载体的构建；
[0029]图5是MsSAP22蛋白的亚细胞定位；
[0030]图6是利用潮霉素抗性基因引物对MsSAP22基因过表达株系进行PCR检测；
[0031]图7是转基因拟南芥MsSAP22表达水平；
[0032]图8是甘露醇(Mannitol)和ABA胁迫下MsSAP22转基因拟南芥抗逆评价；
[0033]图9是MsSAP22转基因拟南本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因，其特征在于，所述MsSAP22基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.一种编码权利要求1所述MsSAP22基因的蛋白，其特征在于，所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。3.包含权利要求1所述紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因的过表达载体。4.权利要求1所述基因或权利要求2所述蛋白或权利要求3所述过表达载体在提高植物抗旱性中的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述植物包括紫花苜蓿、烟草、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文献，王秋霞，魏娜，马艺桐，刘志鹏，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：