一种羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14在提高植物抗寒性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14在提高植物抗寒性中的应用，属于基因工程技术领域。所述羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。本发明专利技术克隆得到羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14，并且成功构建其植物表达载体并转化，在转基因植物中研究该基因的功能，经实验证实，SpSWEET14基因可以提高植物的抗寒性能，这对于揭示羽毛针禾的抗逆机理，丰富植物抗逆分子生物学理论，提高植物的耐胁迫能力，具有重要的意义。重要的意义。重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14在提高植物抗寒性中的应用


[0001]本专利技术涉及基因工程
，特别是涉及一种羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14在提高植物抗寒性中的应用。

技术介绍

[0002]植物的生长和发育是依靠植物本身与周围环境进行物质和能量交换而维持的。外界环境由温度、光照、湿度、土壤成分和周围生物等各类重要因素组成。因此研究植物对外界环境胁迫的耐受性及其抗性具有非常重要的实际意义。低温是影响植物产量和分布的一个重要环境因素。在植物的生活史中，如春季的水稻育秧，旱田从播种到出苗，且出苗后的一段时间，还有正在正常生长发育的作物一生，总会遇到低温的威胁。低温的影响主要是冷害和冻害。低温胁迫不仅会导致植物产量的降低，严重时还会造成植株的死亡。
[0003]特色沙漠植物羽毛针禾(Stipagrostispennata)是多年生草本植物，每年羽毛针禾地上部分开花结果后到了秋冬季枯黄，地下组织根结部分会度过漫长而寒冷的冬天，第二年春天在原来的根部重新长出新的叶片和根。新疆冬天最低温度可以到零下40℃，充分说明新疆特色植物羽毛针禾具有抗低温的能力。
[0004]可溶性糖在植物生长发育和逆境胁迫响应调控中具有重要作用。在逆境胁迫下，植物通过调节体内可溶性糖的再分配，维持细胞渗透势的平衡，以利于植物在逆境胁迫下维持正常生长(Yamada等，2010)。在低温逆境下植物体内常常积累大量的可溶性糖，可溶性糖能够提高植物组织抗冷性是因为：1)可以提高细胞渗透势，降低细胞水势，减少水分流失，在低温下起保护剂的作用；2)可以提供能源和底物，诱导其他抗寒有关的生理生化过程，如蛋白质的合成等，提高抗寒力；3)某些糖能直接与细胞组分分子相连接，对细胞膜与酶起到稳定作用。随着温度的降低，可溶性糖含量呈增加趋势，但品种间变化的程度存在差异，抗寒性强的品种，可溶性糖含量高(Yuanyuan et al，2009)。基于生化、分子和遗传等基础实验结果表明，可溶性糖在植物代谢的控制中发挥中心作用，在生物胁迫和非生物胁迫下与植物的碳氮代谢和光合作用有密切的联系(Li Yet al，2008；Xiao BZ et al，2009)。
[0005]糖转运蛋白是调控可溶性糖再分配的关键因子，能够响应多种逆境胁迫，与植物逆境适应密切相关。SWEET(sugars will eventually be exportedtransporter)是一类新型的糖转运蛋白，具有七个跨膜结构域，存在于原核生物、人类、植物以及动物中，可以调节单糖和二糖的运输，可顺浓度梯度对糖分进行双向跨膜运输。有人鉴定出了一个SWEET糖转运蛋白，该SWEET蛋白能不依赖于环境pH值，只利用细胞内外浓度差促进糖跨越细胞膜的浓度梯度扩散，从而参与植物光合产物的运输和分配过程(Chandran，2015)。植物SWEET蛋白属于Mt N3/saliva家族，由中心保守性较低的单个跨膜α
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螺旋，以及分别位于SWEET蛋白N端和C端的相对保守的2个重复的3次α
‑
螺旋跨膜结构域构成(Chen等，2010)。糖转运蛋白SWEET在植物响应胁迫中发挥重要作用。在茶树(Camellia sinensis)自然冷驯化过程中，CsSWEET1和CsSWEET17的表达量急剧增加(Yue等，2015)。关于拟南芥AtSWEET基因响应非生
物胁迫的研究较为深入。AtSWEET16和AtSWEET17均与非生物胁迫有关。在低氮和冷胁迫条件下，atsweet17突变体植株叶片中果糖含量明显增加，根生长量显著减少；冷胁迫条件下，过表达AtSWEET17植株叶片中果糖含量降低了80％，但根生长量明显增加(Guo等，2014)。低温、干旱和高盐胁迫均可诱导拟南芥AtSWEET15的表达(Seo等，2011；He等，2008)。AtSWEET11和AtSWEET12的表达量受水分胁迫的调节。在水分亏缺条件下，拟南芥植株叶片中与蔗糖韧皮部装载相关的3个基因AtSWEET11、AtSWEET12和AtSUC2表达量增加，说明这些基因在根中可能具有蔗糖韧皮部卸载的功能(Durand等，2016)。
[0006]本专利技术建立了羽毛针禾cDNA文库后，从羽毛针禾文库中克隆了一个新的糖转运蛋白基因SWEET14，并命名为SpSWEET14。为了研究该基因的功能，本专利技术构建了该基因的植物表达载体，并将此基因导入拟南芥中，以促进植物的抗寒性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14在提高植物抗寒性中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，本专利技术构建转SpSWEET14基因型植物，发现该转基因植物相比于野生型植物，抗寒性能显著提高，为植物耐寒胁迫的改良育种提供新思路。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]本专利技术提供一种羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14在提高植物抗寒性中的应用，所述羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。
[0010]进一步地，所述羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。
[0011]进一步地，所述植物包括拟南芥。
[0012]本专利技术还提供一种用于克隆羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14全长的引物，包括如SEQ ID NO：3所示的正向引物和SEQ ID NO：4所示的反向引物。
[0013]本专利技术还提供一种羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14的重组载体，所述重组载体含有所述羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14。
[0014]本专利技术还提供一种重组菌，包括所述的重组载体。
[0015]本专利技术还提供一种所述的重组载体或所述的重组菌在提高植物抗寒性中的应用。
[0016]本专利技术还提供一种促进植物抵抗冷胁迫的方法，将所述羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14通过转基因或有性杂交转育途径导入植物中；所述羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。
[0017]本专利技术公开了以下技术效果：
[0018]本专利技术克隆得到羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14，并且成功构建其植物表达载体并转化，通过对野生型WT、转SpSWEET14基因、Atsweeet14基因突变体和SpSWEET14转Atsweet14这四种植株进行冷处理后发现，冻伤最厉害的是Atsweeet14突变体，其次是野生型拟南芥；转SpSWEET14基因型拟南芥抗冻效果最好，其次是SpSWEET14转Atsweet14型拟南芥。相对于Atsweeet14突变体，SpSWEET14转Atsweet14型拟南芥冻伤有明显缓和。实验结果说明SpSWEET14基因可以提高植物的抗寒性能。这对于揭示羽毛针禾的抗逆机理，丰富植物抗逆分子生物学理论，提高植物的耐胁迫能力，具有重要的意义。
附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14在提高植物抗寒性中的应用，其特征在于，所述羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14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，所述羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物包括拟南芥。4.一种用于克隆羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET14全长的引物，其特征在于，包括如SEQ ID NO：3所示的正向引物和SEQ ID NO：4所示的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿彬，李榕，王斐，孙博瀚，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：