一种甘蔗棉子糖合成酶SsRS1基因在提高植物抗旱性中的应用制造技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，尤其涉及一种甘蔗棉子糖合成酶SsRS1基因在提高植物抗旱性中的应用，SsRS1基因发现于具有较强抗旱特性的甘蔗割手密种材料，SsRS1基因序列如SEQIDNO.1所示；SsRS1基因所编码的蛋白序列如SEQIDNO.2所示。本发明专利技术发现提升SsRS1基因表达可提高植物抗旱性，显示SsRS1基因可作为增强植物抗旱性的基因资源，对作物抗旱育种应用有重要应用潜力。潜力。潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种甘蔗棉子糖合成酶SsRS1基因在提高植物抗旱性中的应用


[0001]本专利技术涉及生物
，尤其涉及一种甘蔗棉子糖合成酶SsRS1基因在提高植物抗旱性中的应用。

技术介绍

[0002]基因工程育种即通过挖掘目标性状基因，并经基因克隆转化等手段将目标基因(或相应调控元件等)转移至待改良材料，从而快速获得目标性状改良的新种质新品种。目前，结合基因编辑技术，也可针对目标基因进行适当编辑，实现目标基因表达改变从而获得目标性状改良的新品种。由于基因工程育种可以精准、快速实现目标性状改良，因此已成为未来作物育种的重要手段。实现基因工程育种的一个先决条件是定位并挖掘重要性状基因，因此，发掘鉴定重要性状基因有着重要的意义和育种价值。
[0003]棉子糖系列寡糖(Raffinosefamilyoligosaccharides，RFOs)是植物中特有的一类功能性低聚糖。在大多数植物中，RFOs总含量仅次于蔗糖。RFOs是由一分子的蔗糖通过α
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1，6
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糖苷键逐级去连接一个或多个的半乳糖苷基团而成，主要成员包括水苏糖(Stachyose)、棉子糖(Raffinose)和毛蕊花糖(Verbascose)。其中，棉子糖在植物物种中普遍存在，在植物中的代谢通路主要功能包括三方面：(1)参与植物的非生物胁迫抗性；(2)参与韧皮部的同化物转运；(3)参与植物种子的活力建成等多个生理过程。其中前者对于农业生产意义十分重大。除以上植物内源功能外，RFOs还具有保护肝脏、提高机体免疫力、改善肠道群落组成、降血压等多种生理功效，在保健食品生产中被广泛应用。
[0004]目前，国内外关于植物棉子糖合成酶(Raffinose synthase，RS)相关研究仅在拟南芥、水稻等少数植物中克隆到编码产物具备有明确棉子糖合成活力的RS基因。在众多物种，包括甘蔗中，关于棉子糖的研究相对较少，在提高植物抗旱性方面的研究应用还未见报道。本申请利用耐旱甘蔗材料割手密，通过分析干旱响应的转录组数据，发现其糖合成酶SsRS1基因具备干旱差异表达特性；克隆该基因并转化拟南芥后发现可提高拟南芥植株的抗旱能力，揭示该基因可用于植物耐旱材料的基因工程育种。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了挖掘可应用于基因工程育种，创制耐旱作物新品种的耐旱潜力基因，而提出的一种甘蔗棉子糖合成酶SsRS1基因在提高植物抗旱性中的应用，该SsRS1基因可作为抗旱新植物资源或品种创制的重要基因资源，具有重要的作物抗旱育种应用潜力。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种甘蔗棉子糖合成酶SsRS1基因在提高植物抗旱性中的应用。
[0008]优选地，所述SsRS1基因为割手密SES208的SsRS1基因。
[0009]优选地，所述SsRS1基因序列如SEQ ID NO.1所示。
[0010]优选地，所述SsRS1基因所编码的蛋白序列如SEQ ID NO.2所示。
[0011]通过采用上述技术方案：使SsRS1基因在植物中高表达的方法是将含有所述SsRS1基因的重组表达载体导入所述植物中。
[0012]其中，所述重组表达载体具体是将SsRS1基因的cDNA序列插入pSUPER:eGFP的克隆位点得到的。
[0013]其中，上述植物为割手密，转基因材料为拟南芥。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0015]1、本专利技术只需要过表达单个基因，即甘蔗SsRS1基因，即可提高植物的抗旱性操作简便，便于筛选，可有效降低成本。同时，该基因对不同温度和盐浓度处理均表现出显著差异表达，说明该基因也具有不同非生物胁迫调节应用潜力。
[0016]2、本专利技术利用耐旱甘蔗材料割手密，通过分析干旱响应的转录组数据，发现其糖合成酶SsRS1基因具备干旱差异表达特性；克隆该基因并转化拟南芥后发现可提高拟南芥植株的抗旱能力，揭示该基因可用于植物耐旱材料的基因工程育种。
附图说明
[0017]图1为SsRS1受干旱诱导表达图；
[0018]按照SES208转录组样品处理的条件重新制备样品并提取总RNA，将SsRS1基因进行qRT
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PCR检测。Control：未经干旱处理；Mild Drought：干旱三天；Severe Drought：干旱十天的植株。eEF为内参基因，所有数据点均为平均值
±
SE(n＝3)，*表示用T检验进行的单因素方差分析存在显著性差异(P<0.05)。
[0019]图2为SsRS1基因能够受水分等非生物胁迫诱导表达图；
[0020]qRT
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PCR检测200mM NaCl、100mM MeJA、4℃、38℃、100μM ABA、30％PEG6000和100mM Mannitol和处理后SES208植株中SsRS1基因的表达情况。
[0021]图3为SsRS1基因克隆与基本理化性质分析图；
[0022](A)SsRS1基因片段克隆，M：2000bp；SsRS1为扩增的片段。(B)SsRS1的基因模式图，黑色条状示外显子，黑色线示内含子。(C)SsRS1基因编码蛋白的氨基酸组成比例。(D)SsRS1二级结构检测。红色：延伸直链；蓝色：α
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螺旋；紫色：无规则卷曲；绿色：β
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转角。(E)SsRS1三级蛋白结构预测分析。
[0023]图4为SsRS1的亚细胞定位以及组织表达分析图；
[0024](A)农杆菌侵染本氏烟草叶片48h后GFP和SsRS1
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eGFP的亚细胞定位。从左到右依次为GFP绿色荧光、核定位信号、明场图片以及前三者的融合效果。标记的红色箭头和黄色箭头分别表示细胞质和细胞核。(B)使用anti
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GFP检测本氏烟草、GFP和SsRS1
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eGFP的蛋白表达水平，H3组蛋白为内参蛋白。(C)甘蔗原生质体中GFP和SsRS1
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eGFP的亚细胞定位。从左到右依次为GFP荧光信号、细胞核定位标记物、明场以及混合图片。mCherry
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ARF191V是一种具有RFP信号的细胞核定位标记物。图片标尺为10μm。(D)SsRS1的组织特异性表达。即SsRS1在叶、根、茎以及叶鞘中的表达，以叶的表达作为参考。eEF为内参基因，所有数据点均为平均值
±
SE(n＝3)，*表示用T检验进行的单因素方差分析存在显著性差异(P<0.05)。
[0025]图5为pSUPER:SsRS1
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eGFP过表达T3代纯合材料筛选鉴定图；
[0026](A)pSUPER:SsRS1
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eGFP过表达拟南芥T1代植株DNA检测。Marker：2000bp。(B)qRT
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PCR检测拟南芥过表达株系中Ss本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甘蔗棉子糖合成酶SsRS1基因在提高植物抗旱性中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述SsRS1基因为割手密SES208的SsRS1基因。3.根据权利要求1所述的应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，杨亚娥，张会，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：