胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用，包含核苷酸序列如SEQ ID NO：21所示的DgHsp20

【技术实现步骤摘要】
胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用


[0001]本专利技术涉及生物
，具体涉及胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用。

技术介绍

[0002]植物长期暴露在持续变化的外界环境中，容易受到各种各样的生物和非生物胁迫，造成蛋白质的异常表达。众多研究发现热激蛋白具有分子伴侣的活性，与缓解蛋白质的异常表达紧密相关。热激蛋白又称应激蛋白或热休克蛋白，当细胞或生物体受到高温、干旱、缺氧、重金属等环境胁迫时该蛋白会被诱导新合成或含量增加，这种应激现象称为热激反应(Heat shock response，HSR)。热激蛋白广泛存在于植物、动物和微生物中，遭受逆境胁迫后会大量生成，以此提高生物对环境胁迫的适应力。植物热激蛋白最早发现于1982年，科学家发现大豆幼苗在较高温度下会合成的热休克蛋白。除了高温，在其他如冷、干旱等非生物胁迫条件下，都会诱导热激蛋白的生成。
[0003]真核生物中热休克蛋白质可根据分子量大小分类：包括大分子量的HSP100、HSP90、HSP70、HSP60和小分子量的HSP20五大类。其中植物中HSP20分子量小但分布更广泛，种类最多。HSP20分子量介于12～40kDa，大多数成员为15～22kDa，亦称作Hsp20。作为一种有抗逆作用的保护蛋白，不同家族的热激蛋白分子通过发挥不同功能组成分子伴侣网络，从而降低植物遭受逆境胁迫后蛋白质的异常表达，维持植物正常生长。植物受到胁迫后，HSP70和HSP90首先接受刺激并参与信号转导以及转录激活，引导生成其他热激蛋白或胁迫响应蛋白；然后HSP20和HSP70通过结合变性或部分变性蛋白质，以稳定其构象，防止变性蛋白聚集，最后HSP60、HSP70和HSP90会使其重新折叠。即使变性或错误折叠的蛋白质形成聚集体，HSP100也会让其重新溶解，促使蛋白质再次折叠。然而，目前关于小分子热激蛋白基因在热胁迫抵抗性相关的报道并不多。因此，探究小分子热激蛋白在热胁迫抗性方面的研究，为热激蛋白基因在热胁迫抵抗方面的应用提供理论支撑，包括制备热胁迫抗性增强的植物和微生物株系，具有重要的应用研究意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用，首次公开了与胁迫抗性相关的热激蛋白基因DgHsp20
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30和DgHsp20
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31，解决酵母的胁迫抗性差，制备胁迫抗性增强的酵母、拟南芥等，还为制备抗性增强的鸭茅提供研究依据。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了胁迫抗性相关的热激蛋白基因，该基因为核苷酸序列如SEQ ID NO：21所示的DgHsp20
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30或如SEQ ID NO：24所示的DgHsp20
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31，在酵母中，过表达DgHsp20
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30或DgHsp20
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31提高了酵母的盐胁迫抗性和干旱胁迫抗性；在拟南芥中，缺失了DgHsp20
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31同源基因降低了拟南芥的盐胁迫抗性。
[0006]本专利技术还提供了用于鉴定上述热激蛋白基因DgHsp20
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30和DgHsp20
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31的特异性引物，其中，鉴定DgHsp20
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30的特异性引物的核苷酸序列如SEQ ID NO：19和SEQ ID NO：20所示，鉴定DgHsp20
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31的特异性引物的核苷酸序列如SEQ ID NO：22和SEQ ID NO：23所示。
[0007]本专利技术还提供了一种用于检测上述热激蛋白基因DgHsp20
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30和DgHsp20
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31的试剂盒，该试剂盒包含上述核苷酸序列如SEQ ID NO：19和SEQ ID NO：20所示、SEQ ID NO：22和SEQ ID NO：23所示的特异性引物。
[0008]本专利技术还提供了包含上述热激蛋白基因的克隆载体，其中，该克隆载体优选用酵母表达质粒pYES2。
[0009]本专利技术还提供了包含上述热激蛋白基因的表达菌。
[0010]本专利技术还提供了上述的热激蛋白基因在制备抗胁迫酵母菌中的应用，尤其可用于制备胁迫抗性增强的酿酒酵母。
[0011]本专利技术还提供了上述的热激蛋白基因在制备抗胁迫植株中的应用，尤其可用于制备胁迫抗性增强的鸭茅和拟南芥。
[0012]本专利技术的胁迫抗性相关的热激蛋白基因，解决了普通酵母的胁迫抗性差等问题，具有以下优点：
[0013]本专利技术提供的胁迫抗性相关的热激蛋白基因，经过研究可知，在酵母中过表达该基因可显著提供该酵母的胁迫抗性，该特性可被用于制备高胁迫抗性的酵母菌，如酿酒酵母等，在制备胁迫抗性增强的植株包括拟南芥和鸭茅等，也具备潜在的优势。
附图说明
[0014]图1为本专利技术中鸭茅DgHsp20s基因在正常生长状态下不同组织中的表达热图。
[0015]图2为本专利技术中鸭茅热胁迫不同时间下鸭茅叶片中DgHsp20s基因的表达热图。
[0016]图3为本专利技术中鸭茅干旱胁迫下叶和根中鸭茅DgHsp20s基因的表达热图。
[0017]图4为本专利技术中8个筛选的鸭茅DgHsp20s基因在三种非生物胁迫不同时间条件下的表达热图。
[0018]图5为本专利技术中构建的基因过表达酵母的菌液PCR电泳结果。
[0019]图6本专利技术中酿酒酵母的抗胁迫功能验证结果。
[0020]图7为本专利技术中拟南芥突变体athsp31的鉴定原理和PCR鉴定结果。
[0021]图8为本专利技术中野生型拟南芥和突变体株系在高盐胁迫处理下的表型变化结果。
[0022]图9为本专利技术中盐胁迫前后拟南芥突变体生理指标的变化结果。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例
[0025]一.基因的获取和分析
[0026]1鸭茅DgHsp20的全基因组鉴定
[0027]1.1鸭茅DgHsp20基因检索与鉴定
[0028]真核生物中热激蛋白可根据其分子量大小分类：包括大分子量的HSP100、HSP90、HSP70、HSP60和小分子量的HSP20五大类。其中植物中HSP20分子量小但分布更广泛，种类最
多，因其在生物界中扮演着重要角色，以至于HSP20的同源基因几乎在所有生物体基因组中都被发现，甚至在丢失了许多其他基因极具减少的基因组中也是如此。与其他生物相比，植物中的小热激蛋白分布最广，含量最丰富。因此本专利技术选择HSP20为研究目标。从鸭茅基因组数据库(http://orchardgrassgenome.sicau.edu.cn/download.php)下载热激蛋白基因组数据和蛋白质序列。拟南芥和大豆的Hs本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.胁迫抗性相关的热激蛋白基因，其特征在于，所述基因为核苷酸序列如SEQ ID NO：21所示的DgHsp20
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30或如SEQ ID NO：24所示的DgHsp20
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31。2.根据权利要求1所述的热激蛋白基因，其特征在于，在酵母中，过表达所述DgHsp20
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30或DgHsp20
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31提高了酵母的胁迫抗性；在拟南芥中，缺失所述DgHsp20
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31同源基因降低了拟南芥的胁迫抗性；其中，在酵母中，所述胁迫抗性包含盐胁迫抗性和/或干旱胁迫抗性；在拟南芥中，所述胁迫抗性包含盐胁迫抗性。3.用于鉴定如权利要求1所述热激蛋白基因的特异性引物，其特征在于，鉴定所述DgHsp20
‑
30的特异性引物的核苷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琳凯，罗丹，张欢，马茜茜，冯光燕，王小珊，丁琼，朱杰，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：