棉花基因GthICE2在植物耐干旱和冷胁迫方面的应用制造技术

本发明专利技术涉及基因工程领域，具体地说，涉及棉花基因GthICE2在植物耐干旱和冷胁迫方面的应用。本发明专利技术通过转基因技术获得了过表达GthICE2基因的拟南芥纯合系，干旱和冷处理后，发现其对干旱和冷胁迫的耐受性显著提高。本发明专利技术在提高棉花抗旱耐冷的育种和研究中具有重要的意义，可应用于抗选育抗逆棉花品种。可应用于抗选育抗逆棉花品种。可应用于抗选育抗逆棉花品种。

【技术实现步骤摘要】
棉花基因GthICE2在植物耐干旱和冷胁迫方面的应用


[0001]本专利技术涉及基因工程领域，具体地说，涉及棉花基因GthICE2在植物耐干旱和冷胁迫方面的应用。

技术介绍

[0002]非生物胁迫，如低温、高温、干旱、盐碱等，会影响植物的正常生长发育和农作物产量。其中，低温、干旱是影响植物生长发育、生长周期及自然界中地理分布的关键因素，非生物胁迫会抑制植物的生长发育，造成植物不同程度的伤害甚至导致植物死亡。但植物并非完全任由其摆布，在自然界的长期进化进程中，植物已经发展出复杂的生理生化及胁迫响应机制来增强对各种非生物和生物胁迫因子的耐受性。激活诱导基因的表达被认为是植物为增强它对非生物胁迫的适应性而采用的机制之一。在非生物胁迫下，植物中的ABA迅速合成，导致植物水分含量增加，气孔关闭，诱导应激基因快速表达，提高植物对非生物胁迫的耐受性。
[0003]ICE(Inducer ofCBF expression)是植物体内一种冷诱导基因，常温条件下处于钝化状态，低温胁迫下被活化，该基因位于ICE
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CBF
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COR转录级联冷响应信号调控通路上游，在植物遭受低温胁迫时，该基因能够与CBF的启动子特定结合，诱导CBF转录翻译，提高CBF的表达，使下游的抗寒关键基因COR上调表达，从而调控植物的耐冷性。ICE编码的蛋白在低温下合成后，可以引起细胞中产生一系列生理生化反应，增强植物对低温环境的适应性。因此，ICE基因在逆境胁迫中发挥着至关重要的作用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种棉花基因GthICE2在提高植物非生物胁迫耐受性方面的新应用，拓展基因GthICE2的应用范围。
[0005]本专利技术提供了GthICE2在提高植物非生物胁迫耐受性方面的应用，所述棉花基因GthICE2的基因ID为EVM0016027.1，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。
[0006]SEQ ID NO:1
[0007]ATGGGCGTTTCCTTCCTTAGCTGTGAAACTGAAAAGTCTCTCTTGCTTTCTCTCCCTCCCTCAAGTATCTTCTCTTCGCAGGCAAACAAACATAGCTCAATTTCTTTTCTTATTCCGAGTCTTGGTTATCAGGAAGGGCTGTCAACATTCACATGTTTTGTGCTCATGAGGCCAGGTCTCTTGCTCTCCACCATGAGAGCTCTAGACAACCTTGGATTGGACATACAACAAGCTGTAATCAGCTGTTTTAATGGGTTTGCACTGGATGTTTTCCGAGCTGAGGTGCCCTTCTTTTTTCTCTTCATCTACTTCGTTGATTTCCATTTAAAATCAATTTTAATTTGCACATCTATCCAACAGATTTCAACTAAAATCTGTCTAACAATTTTTGATGAATGCGATTTCTTTCAAAGTCTAGCC。AACTCTAGTGCAAAAAATAAGGCCATATAG。
[0008]进一步地，所述的非生物胁迫包括但不仅限于冷胁迫和干旱胁迫。
[0009]更进一步地，所述应用为通过在植物中过表达棉花基因GthICE2，从而提高植物对冷和干旱的耐受性。
[0010]本专利技术还公开了一种提高植物耐冷和干旱胁迫能力的方法，利用植物过表达载体，在模式生物拟南芥中导入瑟伯氏棉GthICE2基因，得到与所述模式生物相比更耐干旱和冷胁迫的转基因植物。
[0011]本专利技术通过对瑟伯氏棉冷胁迫下转录组数据分析，发现bHLH家族MYC型转录因子的冷诱导基因ICE2具有显著差异的表达水平并显著上调表达。通过在植物中过表达棉花基因GthICE2，发现该基因在冷和干旱胁迫下具有显著的调节作用，表明该基因参与了瑟伯氏棉耐冷胁迫应答反应。
[0012]本专利技术的优点及积极效果为：
[0013]本专利技术公开了瑟伯氏棉基因GthICE2在提高植物干旱和冷胁迫能力上的应用，所述瑟伯氏棉基因GthICE2的基因ID是EVM0016027.1。本专利技术通过转基因技术获得了过表达GthICE2基因的拟南芥纯合系，干旱和冷处理后，发现其对干旱和冷胁迫的耐受性显著提高，主要表现在：(1)GthICE2基因能够在冷和干旱胁迫下高度上调表达，GthICE2基因的转录表达受到外源ABA的诱导。(2)在种子萌发期，与干旱和冷胁迫下的野生型(WT)相比，转基因系(OE
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4、OE
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7、OE
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9)的萌发率明显升高，根部伸长长度更长。在ABA胁迫下，转基因系(OE
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4、OE
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7、OE
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9)种子活力受到抑制，而野生型的种子活力较好，说明GthICE基因转基因系对ABA更敏感。(3)从转基因系和野生型受胁迫后的表型和叶片大小形态可以看出，与野生型相比，干旱和冷胁迫对转基因系的影响较小。(4)过表达GthICE2基因能一定程度上降低氧化胁迫对植株的影响，减轻细胞膜受损伤的程度，增强植物对非生物胁迫的耐受性。因此本专利技术在提高棉花抗旱耐冷的育种和研究中具有重要的意义，可应用于选育抗逆棉花品种。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例提供的利用qRT
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PCR分析GthICE2基因的相对表达量示意图，其中，A：正常条件下棉花不同组织中GthICE2基因的表达水平；B：冷胁迫下(4℃)的棉花幼苗中GthICE2的表达水平；C：2μm ABA处理后的棉花幼苗中GthICE2的表达水平；D：15％PEG处理后的棉花幼苗中GthICE2的表达水平。
[0015]图2显示本专利技术实施例提供的转GthICE2基因拟南芥的获得和T2代GthICE2基因表达水平检测，其中，A：GthICE2转基因系阳性筛选过程；B：T2代转基因系中GthICE2基因的表达水平。
[0016]图3显示本专利技术实施例提供的过表达GthICE2拟南芥在冷胁迫下的种子萌发和根系发育，其中，A：转基因系(OE
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4，OE
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7，OE
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9)和野生型(WT)在正常情况和冷胁迫(4℃)下生长7天的种子萌发情况；B：萌发率统计；C：子叶绿化率统计；D：将萌发7天后的幼苗移入1/2MS中，正常条件和冷胁迫下生长5天，主根生长情况；E：根系伸长情况。
[0017]图4显示本专利技术实施例提供的过表达GthICE2拟南芥在种子萌发期对ABA敏感性，其中，A：转基因系(OE
‑
4，OE
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7，OE
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9)和野生型(WT)正常条件和ABA胁迫(0.5、1、2μm ABA)下生长7天的种子萌发情况；B、C：萌发率统计；D：将萌发7天后的幼苗移入1/2MS中，正常条件和ABA胁迫(0.5、1、2μm)下生长5天，主根生长情况；E：根系伸长情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.棉花基因GthICE2在提高植物的干旱和冷胁迫耐受力方面的应用，其特征在于，所述棉花基因GthICE2的基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物为棉花或拟南芥。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，通过在植物中过表达所述棉花基因GthICE2，提高植物的干旱和冷胁迫耐受力。4.一种提高植物的干旱和冷胁迫耐受力的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩江萍，蔡小彦，候宇清，周忠丽，许艳超，王恒，郑杰，王玉红，刘方，
申请(专利权)人：中国农业科学院棉花研究所，
类型：发明
国别省市：