一种木荷抗旱基因SsPER17及其应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因筛选的技术领域，具体涉及一种木荷抗旱基因SsPER17及其应用。所述SsPER17为将共有差异基因的深入分析，通过具有显著变化趋势的时序表达模型同GO注释相关联，与干旱复水试验预期基因差异模型时序特点相结合筛选得到，该基因表达存在时空特异性，随着干旱胁迫的加剧，基因表达呈现显著上升趋势，复水后基因表达水平降低，说明目的基因能被干旱诱导，与干旱胁迫密切相关；芽和根中表达显著最高，在叶中显著表达最低，说明目的基因主要在根和芽中表达；通过转基因拟南芥植株能在高渗透势使种子正常保持萌发，保持种子活性，促进根系伸长，表明SsPER17通过提高种子活性促进根系生长来增强自身的抗旱性能。性促进根系生长来增强自身的抗旱性能。性促进根系生长来增强自身的抗旱性能。

【技术实现步骤摘要】
一种木荷抗旱基因SsPER17及其应用


[0001]本专利技术属于植物基因筛选的
，具体涉及一种木荷抗旱基因SsPER17及其应用。

技术介绍

[0002]植物应对干旱胁迫时最明显的表征是萎蔫程度，一旦植物失水过多将导致永久萎蔫，经研究显示，木荷幼苗在96h后萎焉强度最高，同时复水后能迅速得到恢复，同样的研究结果在植物叶片含水量和气孔开度中得到体现，植物叶片含水量及气孔开度在复水后能迅速恢复至正常水平，气孔调节是植物应对干旱最直接的机制之一，通过气孔调节蒸腾作用和光合作用，减少与外界的水分交换。说明木荷对干旱胁迫适应及恢复能力较强。植物在应对干旱胁迫时叶绿素含量常用来评估植物耐受性，干旱胁迫使敏感的植物叶绿素含量降低(Zhu,2020)，导致光合作用减少，最终抑制植物的生长(Xue,2018)，也有研究表明干旱胁迫会使植物叶片叶绿素含量升高(代微然,2010)。
[0003]SOD是细胞内重要的氧自由基清除剂，能催化超氧化物阴离子发生歧化作用，生成H2O2和O2，也是H2O2主要生成酶，在生物抗氧化系统中具有重要作用，CAT、APX、POD和GPX能清除细胞内产生的有毒的H2O2，植物细胞通过这一系列的酶来对抗水分胁迫下细胞膜的毒害。这些抗氧化酶活性的升高是植物有效的抗旱机制之一(Farooq,2009)。众多实验研究表明，植物抗氧化酶的活性高低与应对非生物胁迫相关，包括干旱胁迫和盐胁迫(Bor,2003；Demiral,2005)。比如：耐旱植物比如菜豆、向日葵和高粱在干旱胁迫下比敏感植物具有较高POD活性(Shigeoka,2002)，北美红栎通过提高SOD和POD的活性以应对幼苗的短期干旱胁迫(汪俊峰,2021)。植物通过一系列的抗氧化酶作用以减轻干旱对细胞的损害，从而提高对逆境的生存能力，达到应对干旱胁迫的目的。
[0004]丙二醛(MDA)膜脂过氧化物产物，MDA的积累一定程度上反应细胞膜脂过氧化的重要指标(毛永成,2016)，MDA含量升高有助于植物逆境生物自我保护(Zhang,2008；汪俊峰,2021)，研究中木荷的MDA含量在干旱时显著升高，复水恢复后MDA含量恢复正常水平，说明在干旱时细胞膜系统受到较大伤害，复水后MDA含量恢复正常水平，说明木荷在经过长时间的干旱胁迫后膜系统的伤害是可以恢复的，具有较强的恢复能力。谷胱甘肽S
‑
转移酶(GST)，保护细胞免受氧化应激和有毒外来化学物质(Hayes,2000)，降低活性氧水平，在保护细胞免受亲电子化合物的损伤中发挥着重要作用(王光勇,2010)，GST活性变化随着干旱胁迫时间的增加而升高，96h下显著最高，这表明木荷干旱胁迫下细胞受到损害，GST能显著提高以抵御受到的亲电子化合物的损害，同时在复水后，GST活性恢复正常水平，说明损伤经过得以迅速恢复，减轻了失水对植物的伤害。研究表明，GST蛋白可能定位与叶绿体，在根中的表达量更高(乔光,2017)，转GST基因能提高核桃和番茄植株对非生物胁迫的抗性(Xu,2015；Yang,2016)，因此植物通过积累MDA和提高GST活性，以达到应对干旱胁迫，提高机体耐受性。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种木荷抗旱基因SsPER17及其应用。
[0006]本专利技术的
技术实现思路
如下：
[0007]本专利技术提供了一种木荷抗旱基因SsPER17(自命名所得)，所述木荷抗旱基因SsPER17的核酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]本专利技术还提供了一种上述木荷抗旱基因SsPER17编码的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，其最后一个氨基酸为终止密码子，包括TGA、TAA、TAG的一种。
[0009]本专利技术还提供了一种上述木荷抗旱基因SsPER17的引物对，所述引物对包括正向引物和反向引物，其核酸序列分别如SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。
[0010]本专利技术还提供了一种上述木荷抗旱基因SsPER17在提高植物抗旱性的应用，所述植物包括木荷或拟南芥；
[0011]其应用方法为将木荷抗旱基因SsPER17通过遗传转化的方法，通过连接表达载体，转化至菌株表达得到重组载体转入植物的基因组中，得到抗旱植物；
[0012]所述表达载体包括pGBO，来源于北京林业大学；
[0013]所述菌株包括大肠杆菌和农杆菌感受态，型号分别为DH5α和GV3101。
[0014]本专利技术的有益效果如下：
[0015]本专利技术的木荷抗旱基因SsPER17，通过对木荷幼苗干旱及复水时期的转录测序，利用差异化表达分析、KEGG功能富集分析、GO注释分析和时序化表达分析，筛选出与植物抗旱相关且时序表达和干旱胁迫模式相一致的SsPER17基因，同时通过qRT
‑
PCR技术检测分析，结果显示基因表达模式与测序结果基本一致，表明SsPER17与干旱调控相关，通过生物信息学在线分析工具发现，SsPER17编码蛋白分子量3.713KD，分子式为C1
638
H
2622
N
466
O
484
S
17
，理论pI＝9.22，属于不稳定蛋白，表明编码的蛋白为分泌蛋白；对SsPER17上游2000bp启动子序列分析表明，启动子中含有大量光响应元件、激素响应相关元件、逆境响应相关元件，其中可能与干旱胁迫相关的顺式作用元件为MYB/MYC，MYB类转录因子在植物中广泛存在；
[0016]通过qRT
‑
PCR技术对SsPER17基因在木荷不同干旱时段、不同组织中基因表达分析发现，SsPER17基因表达存在时空特异性，随着干旱胁迫的加剧，基因表达呈现显著上升趋势，复水后基因表达水平降低，说明目的基因能被干旱诱导，与干旱胁迫密切相关；芽和根中表达显著最高，在叶中显著表达最低，说明目的基因主要在根和芽中表达；通过转SsPER17基因拟南芥植株能在高渗透势使种子正常保持萌发，保持种子活性，促进根系伸长，表明SsPER17通过提高种子活性促进根系生长来增强自身的抗旱性能；通过对AtPRX、AtAPX1功能基因转录水平分析发现，干旱能显著诱导这些与干旱胁迫相关的功能基因，处理后抗逆功能基因AtPRX在SsPER17转基因拟南芥中转录水平显著高于野生型植株，而AtAPX1显著低于野生型植株。这表明SsPER17基因在干旱诱导下促进AtPRX表达，而抑制AtAPX1的表达。通过对清除活性氧AtPRX和AtAPX1功能基因相关的植物过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性的研究发现，干旱处理后酶活性显著变化，在SsPER17转基因拟南芥中POD活性显著高于野生型，而APX活性显著低于野生型，这与功能基因转录显著水平相一致。；通过SsPER17基因的过表达使AtPRX正表达而AtAPX1呈现负表达，可能其中存在有补偿机制，以上均表明SsPER17基因在干旱胁迫中起到重要调节重要，主要依赖清除ROS途径。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木荷抗旱基因SsPER17，其特征在于，所述木荷抗旱基因SsPER17的核酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.一种权利要求1所述木荷抗旱基因SsPER17编码的蛋白质。3.根据权利要求2所述的蛋白质，其特征在于，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。4.一种用于权利要求1所述木荷抗旱基因SsPER17的引物对，其特征在于，所述引物对包括正向引物和反向引物，其核酸序列分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：尧俊，张谦，蔡燕灵，朱刚，何波祥，汪迎利，连辉明，李兵，
申请(专利权)人：广东省林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：