马铃薯StTCP4基因在调控马铃薯低温胁迫耐性及培育耐寒马铃薯中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种马铃薯StTCP4基因在调控马铃薯低温胁迫耐性及培育耐寒马铃薯中的应用。StTCP4基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。过表达StTCP4能够显著提高马铃薯耐寒性，沉默StTCP4能够显著降低马铃薯耐寒性，本发明专利技术在揭示马铃薯耐寒机理方面具有重要价值。通过转基因试验，最终明确该基因能够提升活性氧清除酶活性，减少活性氧积累提高马铃薯耐寒性，可以用于马铃薯耐寒新品种培育。用于马铃薯耐寒新品种培育。用于马铃薯耐寒新品种培育。

【技术实现步骤摘要】
马铃薯StTCP4基因在调控马铃薯低温胁迫耐性及培育耐寒马铃薯中的应用


[0001]本专利技术涉及转基因育种领域，具体涉及马铃薯StTCP4基因在调控马铃薯低温胁迫耐性及培育耐寒马铃薯中的应用。

技术介绍

[0002]马铃薯(Solanum tuberosum)是重要的粮菜兼用作物，在保证粮食安全和蔬菜周年供应中发挥重要作用。马铃薯的种植主要分为四个区域：北方一季作区、西南一二季混作区、中原二季作区和南方冬作区。随着全球气候变化，极端天气不断频发，低温寒害对马铃薯产业的发展形成巨大挑战，如北方一季作区和西南一二季混作区往往在春末秋初的播种期和收获期容易遭受低温寒害造成减产，南方冬作区往往在生长中期容易遭受短时间的低温寒潮，导致减产甚至绝收。
[0003]低温胁迫是影响植物生长发育的一个重要因子。低温胁迫分为冷害胁迫(chilling stress；0～15℃)和冻害胁迫(freezing stress；低于0℃)。冷害胁迫能够抑制细胞内光合作用，呼吸作用和生化途径酶的活性,打破植物细胞内活性氧清除机制，和激素平衡最终导致细胞的死亡以及作物的减产。冻害胁迫会导致细胞间结晶水的形成，使细胞的脱水遭受渗透胁迫，最终导致膜的损伤甚至细胞的死亡。马铃薯普通栽培品种喜冷凉，不耐低温。幼苗生长最适温为18～21℃，高于30℃或低于7℃茎叶停止生长，当温度低于
‑
0.8℃时马铃薯幼苗遭受冻害，
‑
1.5℃时茎部遭受冻害，
‑
2℃时茎叶枯死，降至
‑
3℃时遭受冻害致死。因此，探索马铃薯抗寒机制，有助于创制耐寒马铃薯新材料，并且对于保障马铃薯产业的健康发展至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种马铃薯StTCP4基因在调控马铃薯低温胁迫耐性中的应用。为揭示马铃薯低温胁迫耐性机理提供了理论基础，进而可以提高马铃薯的耐寒性。
[0005]本专利技术的另一目的在于，提供一种马铃薯StTCP4基因的过表达载体和马铃薯StTCP4基因的沉默载体。
[0006]本专利技术的再一目的在于，提供一种马铃薯StTCP4基因在培育耐寒马铃薯中的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0008]一种马铃薯StTCP4基因在调控马铃薯低温胁迫耐性中的应用，其中，StTCP4基因的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，或者是如SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列通过一个或多个氨基酸替换、插入、缺失而获得的仍具有调控马铃薯低温胁迫耐性功能的类似物。
[0009]所述的StTCP4基因具有调控马铃薯低温胁迫耐性相关基因表达水平的作用。
[0010]所述的StTCP4基因，其核苷酸序列为下列A、B、C之一：
[0011]A、编码SEQ ID NO：2所示氨基酸序列的DNA序列；
[0012]B、如SEQ ID NO：1所示的DNA序列；
[0013]C、以上A和B通过碱基插入、缺失、或替换而获得的仍具有调控马铃薯低温胁迫耐性功能的类似物。
[0014]一种StTCP4基因的过表达载体，是通过酶切连接得到，以super1300载体为骨架，将StTCP4基因的编码区依照转录方向，构建到super启动子后方，得到StTCP4基因的过表达载体。
[0015]所述的StTCP4基因的编码区是以SED ID NO.1为模板，使用SEQ ID NO.9和SEQ ID NO.10所示的引物对进行扩增得到的。
[0016]所述的构建为使用XbaI和PstI限制性内切酶进行双酶切后利用DNA连接酶进行酶连反应。
[0017]一种StTCP4基因的沉默载体，是通过酶切连接得到，以PFGC1008载体为骨架，将StTCP4基因的非编码区转录得到正向片段和反向片段，依照转录正向片段—载体间隔序列—转录反向片段的顺序，构建到35s启动子后方，得到StTCP4基因的基因沉默载体。
[0018]所述的StTCP4基因的非编码区转录正向片段是以SED ID NO.1为模板，使用SEQ ID NO.11和SEQ ID NO.12所示的引物对进行扩增得到的。
[0019]所述的StTCP4基因的非编码区转录反向片段是以SED ID NO.1为模板，使用SEQ ID NO.13和SEQ ID NO.14所示的引物对进行扩增得到的。
[0020]所述的转录正向片段的构建为使用AscI、SwaI进行双酶切后利用DNA连接酶进行酶连反应。
[0021]所述的转录正向片段的构建为使用BamHI、SpeI进行双酶切后利用DNA连接酶进行酶连反应。
[0022]所述的马铃薯的品种包括粤薯1号和费乌瑞它中的至少一种。
[0023]StTCP4基因在培育耐寒马铃薯中的应用。
[0024]上述应用的具体步骤如下：
[0025]通过农杆菌介导方法，将含有StTCP4基因的载体转入农杆菌，然后侵染马铃薯组培苗茎段，诱导愈伤组织，经过筛选，得到转基因植株。
[0026]所述的农杆菌为农杆菌GV3101。
[0027]一种转基因马铃薯，转入了上述StTCP4基因的过表达载体或StTCP4基因的沉默载体。
[0028]含有上述StTCP4基因的载体、重组菌、植株在该方面的应用也属于本专利技术的保护范围。
[0029]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0030]本研究在前期获得了耐寒马铃薯材料粤薯1号，并通过RNA
‑
seq和表达分析获得一个受低温的TCP类转录因子StTCP4，过表达StTCP4提升了转基因植株低温胁迫耐性，表明StTCP4在调节马铃薯低温胁迫耐性中起着重要作用。本项研究成果有助于揭示马铃薯低温胁迫耐性的分子机制，为马铃薯耐寒新品种培育提供基因资源。
[0031]实验证明，低温胁迫条件下，StTCP4过表达植株比对照植株损伤更小，StTCP4沉默植株比对照植株损伤更大，表明StTCP4基因参与马铃薯低温胁迫耐性调节。本专利技术首次验
证了StTCP4在低温胁迫耐性调控中的功能，对于耐寒马铃薯品种选育具有重要作用。
[0032]本专利技术基于耐寒品种
‘
粤薯1号
’
和不耐寒品种
‘
费乌瑞它
’
低温胁迫转录组测序分析结果，筛选并克隆了StTCP4基因，该基因的核苷酸序列如SEQ IDNO.1所示，长度为1785bp，编码434个氨基酸如SEQ ID NO.1所示。本专利技术根据StTCP4基因序列，通过转基因试验，最终明确该基因能够提升活性氧清除酶活性，减少活性氧积累提高马铃薯耐寒性，可以用于马铃薯耐寒新品种培育。
附图说明
[0033]图1是马铃薯经低温胁迫和激素处理后StTCP4基因的表达量结果图；其中(a)为低温胁迫处理后的表达量；(b)为激素处理后的表达量。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯StTCP4基因在调控马铃薯低温胁迫耐性中的应用，其特征在于：StTCP4基因的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，或者是如SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列通过一个或多个氨基酸替换、插入、缺失而获得的仍具有调控马铃薯低温胁迫耐性功能的类似物。2.权利要求1所述的StTCP4基因，其特征在于：所述的StTCP4基因具有调控马铃薯低温胁迫耐性相关基因表达水平的作用。3.权利要求1或2所述的StTCP4基因，其特征在于核苷酸序列为下列A、B、C之一：A、编码SEQ ID NO：2所示氨基酸序列的DNA序列；B、如SEQ ID NO：1所示的DNA序列；C、以上A和B通过碱基插入、缺失、或替换而获得的仍具有调控马铃薯低温胁迫耐性功能的类似物。4.一种StTCP4基因的过表达载体，其特征在于：所述的StTCP4基因的过表达载体，以super1300载体为骨架，将StTCP4基因的编码区依照转录方向，构建到super启动子后方，得到StTCP4基因的过表达载体。5.根据权利要求4所述的StTCP4基因的过表达载体，其特征在于：所述的StTCP4基因的编码区是以SED ID NO.1为模板，使用SEQ ID NO.9和SEQ ID NO.10所示的引物对进行扩增得到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘计涛，索海翠，李小波，王丽，李成晨，单建伟，安康，
申请(专利权)人：广东省农业科学院作物研究所，
类型：发明
国别省市：