本发明专利技术提供了拟南芥基因SAM1在增强植物对高盐耐受中的应用，其是通过基因工程的方法在植物中过表达基因SAM1。通过对基因SAM1在模式植物拟南芥中分子生物学机理的研究，发现过表达基因SAM1的植株对高盐具有强的耐受性，在高盐培养基具有高的萌发率以及存活率。通过转基因的手段把该基因导入农作物势必会增强其在逆境中的抗性，进而提高作物产量及品质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基因工程领域，具体地，涉及一种拟南芥基因SAMl的应用，尤其涉及 SAMl在植物抗高盐胁迫中的应用，同时还涉及SAMl基因在培育抗高盐胁迫转基因植物品种方面的应用。
技术介绍
植物在生长发育过程中要受到许多外界环境条件和内部生理状况的影响，包括许多胁迫条件如高盐等。高盐胁迫是我国农作物生产面临的重大问题之一。高盐胁迫在细胞以及个体水平上扰乱了水电势平衡以及离子分布，导致细胞内的分子受损，从而导致植物生长停滞以至于死亡。盐胁迫所导致的农作物产量的降低成为制约我国农业发展的一个重要因素。乙烯是一个关键的胁迫信号分子，许多逆境生态，包括洪水，干旱，高温或低温，金属和盐等非生物逆境及病虫害侵染等，都能诱发乙烯的大量增加，胁迫一旦解除，随即恢复正常水平，因此乙烯常被称为胁迫激素。植物体在胁迫条件下自身能通过相应特定基因的表达来适应这种胁迫条件。并且植物激素如乙烯等参与了这些基因的表达调控。同样植物激素乙烯处理亦可诱导以上基因表达，从而促进植物对环境的适应。几乎所有的植物组织都能产生乙烯，但大多数情况下浓度都很低。Yang和 Hoffman通过一系列精巧的实验阐明了乙烯的合成途径。乙烯衍生自甲硫氨酸，它的产生过程分为以下几个步骤(1)甲硫氨酸在S-腺苷甲硫氨酸合成酶(Mdometsynthetase， SAMS)催化下变成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)。SAM是植物体内主要的甲基供体，用做许多生化合成途径的底物，例如乙烯合成途径和精胺/亚精胺合成途径等。0)SAM在ACC合酶(ACC synthase, ACS)白勺/[崔化下产生M基环丙(1-aminocyclopropane-l-carboxylic acid, ACC)和5’ -甲硫腺苷(MTA)。ACC合酶是整个乙烯合成途径中的关键酶和限速酶。ACC用于产生乙烯；MTA则通过甲硫氨酸循环变回甲硫氨酸。(3)ACC在ACC氧化酶(ACC oxidase, AC0)催化下产生乙烯。早在上世纪80年代，就有研究发现外源施加IOmM ACC (1-Aminocyclopropane-l-Carboxylic Acid，乙烯合成前体)能够减轻IOOmM NaCl对莴苣种子萌发的抑制作用。我们研究发现乙烯生物合成的一个上游基因S-ADENOSYLMETHIONINE SYNTHETASE-1 (SAM1, AT1G02500)在增强植物对高盐的耐受性中具有重要作用。通过农杆菌介导的方法构建的诱导性过表达SAMl的转基因植物(SAMlOE)对高盐胁迫具有很强的耐受性。与野生型相比， 表现为在高盐OOOmM NaCl)培养基上具有高的萌发率(约25% )与存活率(约80% )。 另外，诱导性过表达SAMl不影响植物的正常生长发育。此项研究进一步阐述了乙烯在增强植物抗盐胁迫中的重要作用以及通过转基因增强乙烯的合成从而培育新的作物品种提供了新思路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因SAMl在增强植物对高盐耐受性方面的应用，以拓宽基因SAMl的应用范围。本专利技术的目的还在于提供一种拟南芥基因SAMl在培育抗高盐胁迫转基因植物方面的应用。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案采用了一种诱导性超表达拟南芥基因SAMl 在植物抗高盐胁迫方面的应用。所述的基因为SAM1，其核苷酸序列如kq ID No:l。在GenBank中的编号为 AT1G02500，⑶S的长度为1 182bp。把SAMl的全长⑶S克隆到一个诱导性植物表达载体上， 获得了转基因植物。并且分析了转基因植物对高盐胁迫的耐受性，实验表明，过表达SAMl 的植株大大增强了对高盐胁迫的耐受性。与野生型相比，表现为在高盐OOOmM NaCl)培养基上具有高的萌发率(约25%)与存活率(约80%)。另外，诱导性过表达SAMl不影响植物的正常生长发育。SAMl功能的分析为获得高盐耐受性的植物新品种提供了理论和方法的 ■石出。本专利技术过表达SAMl基因能够增强植物对高盐胁迫的耐受性，因此能够作为外源基因参与培育具有高盐胁迫耐受性的转基因植物，具有潜在的应用价值，适于推广应用。本专利技术为通过基因工程手段增强作物对高盐胁迫的抗性以及培育抗盐性提高的植物品种提供了新的思路。附图说明图1为PER8载体图谱。该载体融合了一个诱导性启动子，外源施加β-雌激素 (β-estradiol)可以诱导基因表达。具有多个限制性酶切位点XhoI、AscI、ApaI、PacI和 Spel。在大肠杆菌和农杆菌中具有壮观霉素抗性，而在植物中具有潮霉素抗性。图2为挑选的阳性克隆经测序鉴定的结果(部分序列)，与SAMl的⑶S—致。图3为Col-O野生型以及SAMl转基因植物不同的植株(#4、#9和#10)分别在添加β-雌激素以及添加/不添加200mM NaCl的培养基上培养4天的结果。转基因植株大大提高了对高盐胁迫的耐受性，表现为转基因植株仍为绿色。图4为Col-O野生型以及SAMl转基因植物不同的植株(#4、#9和#10)分别在添加β -雌激素以及添加/不添加200mM NaCl的培养基上培养5天、6天及7天后的存活率。 过表达SAMl显著提高了植物在高盐胁迫情况下的存活率。图5为Col-O野生型以及SAMl转基因植物不同的植株(#1、#4、#6、#9和#10)分别在添加β-雌激素以及200mM NaCl的培养基上培养10天后的萌发率。过表达SAMl显著提高了植物在高盐胁迫情况下的萌发率。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。以下实施例中使用的各种突变体均购自ABRC，各种药品试剂，如无特殊说明均购自Sigma公司。实施例1构建诱导性过表达SAMl的克隆以野生型拟南芥Col-O的cDNA为模板，通过RT-PCR的方法扩增得到SAMl的 CDS。弓丨物为正向弓丨物 F :5，-eg CTCGAGATGGAGACTTTTCTATTCAC-3', R :5，-gc GGGCCCTTAAGCTTGAGGTTTGTCCC-3',下划线分别为XhoI和ApaI限制性内切酶位点，eg和gc 为保护碱基。PCR引物经琼脂糖凝胶电泳鉴定大小，然后胶回收。把回收产物和pRE8载体 (图1)分别用》ιοΙ和ApaI双酶切，然后经胶回收。用T4连接酶在16°C连接过夜，连接产物经70°C 15分钟灭活后通过热激的方法转到大肠杆菌，在壮观霉素的LB培养基上筛选阳性克隆，并经过测序鉴定(图2)。实施例2过表达SAMl增强了植物对高盐的耐受性构建β-雌激素诱导表达SAMl的克隆，转化到野生型拟南芥Col-O中。将转基因纯合体种子播种在MS培养基上，放置在人工培养箱内培养(温度为22°C，湿度为60%，16 小时光照/8小时黑暗的长日照)，在光(用白炽灯作为光源进行光照，连续作用光强度为 200 μ mol .Hi-2S-1)下生长5天后转移幼苗到添加了 β -雌激素(10 μ Μ)的MS培养基以及 β -雌激素(10 μ Μ)和200mM NaCl的MS培养基上，光下培养5天后观察表型，并在第5、6、 7天统计存活率。在添加β -雌本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．基因ＳＡＭ１在增强植物对高盐耐受中的应用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭红卫，李中海，彭金英，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11
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