抗逆相关蛋白MsWRKY2G及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种抗逆相关蛋白MsWRKY2G及其编码基因与应用。其在干旱条件下表达量增加，所编码的蛋白定位到细胞核；其次，本发明专利技术的MsWRKY2G基因可以在不改变紫花苜蓿的产量和品质的前提下，提高紫花苜蓿的抗旱性，有利于培育抗旱性强的紫花苜蓿新品种、扩大紫花苜蓿的种植规模。本发明专利技术不仅对在分子层面研究抗旱基因提供研究思路，并为改善干旱胁迫下牧草作物的生物量和品质提供理论基础。物的生物量和品质提供理论基础。物的生物量和品质提供理论基础。

【技术实现步骤摘要】
抗逆相关蛋白MsWRKY2G及其编码基因与应用


[0001]本专利技术涉及生物
，具体而言，涉及抗逆相关蛋白MsWRKY2G及其编码基因与应用。

技术介绍

[0002]紫花苜蓿(Medicago sativa L.)被称为“牧草之王”，由于其高产量、高品质、适口性好和广泛适应性而成为世界上最重要的饲草作物之一。我国紫花苜蓿种植区域主要集中于西北、东北、华北干旱、半干旱区域，且苜蓿属于高耗水类型牧草，在生长发育过程中需要大量的水分。因此，干旱已经成为限制苜蓿产量和品质及种植面积的主要因素之一。
[0003]干旱胁迫是一种多维胁迫，会引起植物形态、生理生化代谢和分子机制方面巨大的变化。在遭受干旱胁迫时，植物的形态会首先受到影响，干旱症状包括叶片下垂萎蔫、早衰黄化、焦枯凋落；生长发育不良等。植物生理生化代谢水平也会受到影响，包括光合减弱、呼吸抑制、细胞结构被破坏、氧化损伤、新陈代谢紊乱等。
[0004]植物拥有先进的耐旱机制以应对干旱胁迫。在植物遭受干旱胁迫的早期或者干旱程度较低时，未达到植物抗性的阈值，植物主要以抵抗胁迫为主，相应的生理活动包括伸长根系、缓解渗透胁迫、激素调节、ROS保护；在分子机制方面，更多的变化集中在：(1)信号转导途径；(2)抗旱相关基因的表达；(3)Ca
2+
信号系统；(4)转录因子；(5)表观遗传变化。在干旱胁迫的后期或者干旱十分严重时，已经超越植物抗性的上限，植物主要采取干旱逃逸的策略，表现早开花早结实，但产量通常会下降。
[0005]植物抗旱是一个高度复杂、紧密的过程，在多个层面受到严格调控，包括形态学适应、生理上的适应(渗透压调节、离子和pH值平衡、抗氧化作用、内源性激素反应、激素反应)及分子调控(信号转导、转录因子的参与、抗旱基因的表达和表观遗传调控)。有学者指出，伴随着干旱胁迫，数千个基因和转录因子会差异表达，这些基因在植物中上调或者下调表达，以此参与不同的信号转导通路和网络，并且这些调控网络之间相互联系，多个串扰通路处于动态之中，以此来反应和调节各种内部和外部环境的干旱胁迫信号。总之，植物耐旱是一个多水平的调控过程，其机理在模式植物如拟南芥中研究较为充分，而在苜蓿这样的异交四倍体作物中鲜有报道。
[0006][0007]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供抗逆相关蛋白MsWRKY2G及其编码基因与应用，其中MsWRKY2G为转录因子，其在干旱条件下表达量增加，经验证其可以提高植物抗旱能力。
[0009]本专利技术是这样实现的：
[0010]第一方面，本专利技术提供了紫花苜蓿MsWRKY2G蛋白，其氨基酸系列如SEQ ID NO.2所示。
[0011]第二方面，本专利技术提供了编码上述紫花苜蓿MsWRKY2G蛋白的核酸分子。
[0012]在一些实施例中，编码上述紫花苜蓿MsWRKY2G蛋白的核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0013]在本专利技术中，专利技术人从豆科苜蓿属紫花苜蓿(Medicago sativa L.)中克隆出MsWRKY2G基因，编码由380个氨基酸组成的蛋白质，在细胞核表达。MsWRKY2G蛋白为含有WRKY保守域(WRKYGQK)的转录因子，因含有C2‑
H2锌指结构，被划分为WRKY家族中的groupⅡc。
[0014]第三方面，本专利技术还提供了一种重组载体，其含有上述核酸分子。
[0015]第四方面，本专利技术还提供了一种重组菌，其含有上述重组载体。
[0016]第五方面，本专利技术还提供了上述紫花苜蓿MsWRKY2G蛋白、其编码基因在提高植物抗逆能力中的应用。
[0017]在一些实施例中，抗逆能力为抗旱性。
[0018]在本专利技术中，抗旱性为抗失水逆境的能力，其中失水逆境指的是与甘露醇终浓度为300
‑
500mM的模拟逆境相同或等同的自然逆境。
[0019]在一些实施例中，上述植物包括拟南芥、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿。
[0020]WRKY转录因子作为植物最大的转录因子家族之一，不仅可以调控植物的生长发育，同时还参与植物应对多种生物胁迫以及非生物胁迫(例如盐、干旱和低温)的过程。在干旱胁迫紫花苜蓿的转录组数据中，专利技术人发现MsWRKY2G基因的表达同时受到盐和干旱胁迫诱导，并且其启动子区域含有大量胁迫相关的作用元件。因此推测MsWRKY2G基因可能调控紫花苜蓿的耐旱性。进一步地，专利技术人利用拟南芥、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿对MsWRKY2G基因进行功能分析和验证，结果表明，在NaCl、甘露醇的诱导下，MsWRKY2G基因所编码的蛋白可以提高植物抗旱能力。
[0021]第六方面，本专利技术还提供了一种提高植物抗逆能力的方法，其包括将上述核苷酸分子导入目标植物基因组中，获得转基因植物种子或再生外植体；将转基因植物种子或外植体进行人工培育或使转基因植物种子自然生长；其中，抗逆能力为干旱胁迫；植物包括拟南芥、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿。
[0022]在一些实施例中，上述核酸分子通过重组表达载体导入植物。
[0023]在一些实施例中，重组表达载体是将上述核酸分子通过同源重组的方法插入表达载体pBI121的重组位点得到。
[0024]第七方面，本专利技术还提供了一种植物育种方法，其包括：增加植物中上述紫花苜蓿MsWRKY2G蛋白的含量和/或活性，从而增强植物的抗逆能力；
[0025]其中抗逆能力为干旱胁迫；植物包括拟南芥、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术首先在紫花苜蓿中克隆得到MsWRKY2G基因，其在干旱条件下表达量增加，所编码的蛋白定位到细胞核；其次，本专利技术的MsWRKY2G基因可以在不改变紫花苜蓿的产量和品质的前提下，提高紫花苜蓿的抗旱性，有利于培育抗旱性强的紫花苜蓿新品种、扩大紫花苜蓿的种植规模。本专利技术不仅对在分子层面研究抗旱基因提供研究思路，并为改善干旱胁迫下牧草作物的生物量和品质提供理论基础。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1为基因MsWRKY2G的基本信息；
[0030]图2为MsWRKY2G基因受胁迫诱导时的实时荧光定量表达结果图；
[0031]图3为MsWRKY2G在烟草叶片中的亚细胞定位结果图；
[0032]图4为分子检测在转基因拟南芥中的目的基因；
[0033]图5转基因和野生型拟南芥的平板甘露醇胁迫实验；
[0034]图6转基因和野生型拟南芥抗旱性对比结果图；
[0035]图7为分子检测在转基因蒺藜苜蓿中的目的基因；
[0036]图8为转基因、野生型、突变体蒺藜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.紫花苜蓿MsWRKY2G蛋白，其含有如下(1)
‑
(2)任一项所示的氨基酸序列：(1)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列；(2)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗逆性相关的由(1)衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述的紫花苜蓿MsWRKY2G蛋白的核酸分子。3.根据权利要求2所述的核酸分子，其特征在于，所述核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。4.一种重组载体，其特征在于，含有权利要求2或3所述的核酸分子。5.一种重组菌，其特征在于，含有权利要求4所述的重组载体。6.如权利要求1所述的紫花苜蓿MsWRKY2G蛋白、其编码基因在提高植物抗逆能力中的应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志鹏，董书伟，毛培，罗栋，周强，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：