毛白杨PtoERF15基因在调控杨树抗旱上的应用制造技术

本发明专利技术公开了毛白杨PtoERF15基因在调控杨树抗旱上的应用。所述毛白杨PtoERF15基因编码SEQ ID所示的氨基酸序列的蛋白。通过构建pCXDG

【技术实现步骤摘要】
毛白杨PtoERF15基因在调控杨树抗旱上的应用


[0001]本专利技术属于分子生物学领域，具体涉及毛白杨PtoERF15基因在调控杨树抗旱上的应用。

技术介绍

[0002]干旱是导致植物不良发育的主要因素之一。近年来，气候的不稳定性加剧，由于不规律降水造成的干旱问题频频发生，全球范围内几乎每年都有旱灾发生，严重制约了作物及森林产能。根据气候变化模型预测显示，全球范围内受到干旱影响的地区会逐年增加，这可能会对全球植被及经济产生毁灭性的影响(Li et al.,2013)。干旱胁迫是限制我国农林业生产可持续发展的主要因素之一。干旱导致森林减产尤为严重(Barber et al.,2000；Zawaski&Busov,2014)。目前迫切需要开展耐旱林木新品种选育工作。但传统林木育种存在周期长、选育难等多种困难。因此，利用基因工程技术创制抗旱林木新种质具有广阔的发展前景。
[0003]杨树(Populus spp.)是世界范围内种植最为广泛的一种速生树木，树干通直，较短年限内便可砍伐利用，是全球速生林的主要种植树种之一。此外，杨树根深枝茂，能够防风固沙，减少水土流失，是营造防林及城乡绿化的理想树种(施恭明.2009)。除了重要的生态价值外，杨树也具有广泛的工业和建筑用途，杨树可以用于制浆造纸、是纤维板、胶合板的原材料，也被作为建筑和家具用材，同时是生物能源产业的重要原料(吴定新等.,1997；傅峰等.,1999；黄北.2013)。
[0004]毛白杨是我国特有的乡土树种，因其生长迅速、材质优良、适应性强的特点也成为北方地区广泛种植的用材树种。近年来，毛白杨遗传转化体系和基因敲除技术的建立使深入研究其木材形成和环境适应等重要性状的调控机理成为可能(Fan et al.2015；Xu et al.2017)。随着对杨树抗旱调控机制的深入研究和解析，如果通过基因工程技术创制优良树种，从而提高林木对干旱地区的适应能力具有重要的科学意义和经济价值。
[0005]目前，杨树抗旱调控的分子研究主要集中在干旱条件下调节茎导管输水效率(Li et al.2019)，植物对缺水反应的生理和生化过程(曹旭.2015)，氧化应激(李江艳.2014)，叶片的结构功能与干旱胁迫的关系(Song et al.2022)和根系形态与胁迫耐受性(Dash et al.2017)等多个方面的研究
[0006]AP2/ERF家族基因被报道广泛参与调控植物干旱响应过程(Xie et al.,2019)。拟南芥中，ERF109通过ROS响应基因提高植物干旱抗性(Wang et al.,2020)，且与ERF018协同调控木质部的发育(Etchells et al.,2012)。在杨树中，PtERF139调控次生木质部的次生壁沉积和细胞膨胀，导致导管孔径变小，并激活大量的水分胁迫响应基因的表达(Wessels et al.,2019)。PtaERF194通过促进次生木质部发育，提高导管密度并降低导管大小，增强杨树在干旱下的水分维持能力(Wang et al.,2022)。这些研究表明，ERF类转录因子在介导干旱胁迫影响树木木质部可塑性发育中具有重要作用，但其整合调控机制尚不清楚。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题为：本专利技术提供了一种可增强毛白杨抗旱性的新的转录因子及其应用。
[0008]本专利技术的技术方案为：转录因子PtoERF15，其氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。
[0009]编码上述所述转录因子PtoERF15的基因。
[0010]进一步地，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示。
[0011]一种表达载体，含有上述所述的基因。
[0012]上述所述的基因或表达载体在调控杨树抗旱上的应用。
[0013]进一步地，所述应用为在杨树中超表达编码转录因子PtoERF15的基因，从而增强干旱胁迫抗性。
[0014]一种构建抗旱性增强的毛白杨株系的方法，包括如下步骤：
[0015](1)将编码转录因子PtoERF15的基因连接至植物表达载体，转化农杆菌，获得PtoERF15过表达载体；
[0016](2)采用农杆菌介导的叶盘法将步骤(1)构建的过表达载体导入野生型毛白杨叶片中；
[0017](3)通过共培养、选择培养、获得丛生芽、获得生根转基因植株以及阳性植株鉴定过程，最终得到抗旱性增强的毛白杨株系。
[0018]进一步地，所述植物表达载体为pCXDG质粒。
[0019]本专利技术提供了毛白杨PtoERF15基因在调控杨树抗旱上的应用。通过将PtoERF15过表达植物载体导入毛白杨中，获得了PtoERF15过表达转基因植株。结果显示PtoERF15
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OE L8与野生型相比，PtoERF15的表达水平增长了54倍，PtoERF15
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OE L3增长了167倍。在正常土壤水分条件下，PtoERF15
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OE转基因杨树与WT相比，植物生长减缓。在土壤缺水的条件下，超表达植株长势明显好于野生型，地上部分生物量受干旱胁迫的影响程度也显著小于野生型。本专利技术的有益效果在于，PtoERF15过表达载体转化毛白杨植株后，能有效增强毛白杨的耐旱性，有利于干旱区域的营造防林，城乡绿化及经济用材种植。
附图说明
[0020]图1.毛白杨PtoERF15过表达植株的创制。A：野生型与毛白杨PtoERF15
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OE转基因植株PCR分子检测,以野生型株系和PtoERF15
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OE转基因株系的DNA为模板，用载体引物pCX
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DG
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F和ERF15
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R进行PCR检测；其中M代表Marker DL5000；WT为野生型植株，L1
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L11为PtoERF15过表达待鉴定植株；B：毛白杨PtoERF15过表达植株表达量分析。
[0021]图2.毛白杨PtoERF15过表达植株表型分析。其中，A：野生型和转基因毛白杨植株生长3个月后地上部分表型，标尺＝10cm；B：3月龄野生型和转基因毛白杨植株的株高统计；C：3月龄野生型和转基因毛白杨植株。单因素方差分析检测显著性差异，不同字母代表差异显著。
[0022]图3.毛白杨PtoERF15过表达植株表型抗旱表型分析。其中，A：野生型和转基因毛白杨植株在不同土壤水分条件下表型分析，标尺＝10cm；B：野生型和转基因毛白杨植株对照与干旱下株高统计；C：野生型和转基因毛白杨植株对照与干旱下第十节间茎直径统计；D：野生型和转基因毛白杨植株对照与干旱下茎相对含水量统计；E野生型和转基因毛白杨
植株对照与干旱下茎水势测定。单因素方差分析检测显著性差异，不同字母代表差异显著。
[0023]图4.毛白杨PtoERF15过表达植株表型干旱下生理指标分析。其中，A：野生型和转基因毛白杨植株对照与干旱下叶绿素含量测定；B：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.转录因子PtoERF15，其氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。2.编码权利要求1所述的转录因子PtoERF15的基因。3.根据权利要求2所述的基因，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示。4.一种表达载体，含有权利要求2或3所述的基因。5.权利要求2或3所述的基因或权利要求4所述的表达载体在调控毛白杨抗旱上的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用为在毛白杨中超表达编码转录因子PtoERF15的基因，从而增强干旱...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗克明，孔令飞，宋琴，王晓婧，杨佳睿，张嵎茜，林明辉，
申请(专利权)人：西部重庆科学城种质创制大科学中心，
类型：发明
国别省市：