植物抗性相关基因EDOS1的克隆及其在植物抗病中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种拟南芥白粉病抗性相关基因EDOS1的分离克隆、功能验证及应用。本发明专利技术还涉及所述EDOS1基因的突变基因、所述EDOS1基因编码的蛋白及其应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基因工程领域，具体涉及到一种拟南芥基因EDOSl的克隆，功能鉴定和应用。包括该基因在调控植物对病原菌的抗性应答和调节乙烯诱导的叶片衰老中的应用，同时涉及该基因在调控mRNA核质运输中的应用，以及该基因在创建抗病转基因作物品种中的应用。
技术介绍
在自然界中，植物面对着各种各样的病原菌的侵袭。这些病原菌大致可以分为两类，一类是活体营养型，需要存活的植物细胞来完成生长周期；另一类是死体营养型，需要杀死植物细胞来获取营养，完成生命周期。在漫长的进化过程中，植物演化出有效的抗病反应。其中植物激素水杨酸和乙烯，茉莉酸发挥着重要的作用，水杨酸主要在对活体营养型病菌的抗性中起着重要作用；乙烯和茉莉酸主要在对死体营养型病菌的抗性中发挥着重要作用。白粉菌是自然界中广泛存在的一种真菌，可以侵染小麦、大麦、葡萄等重要农作物，在世界范围内造成农业生产的重要损失。在我们先前的研究中，我们报道了拟南芥edrl突变体的表型和EDRl基因的功能(Frye and Innes, 1998 ；Frye et al.，2001)。EDRl 基因编码一个fcif-like 蛋白激酶，EDRl蛋白具有激酶活性。edrl突变体表现出白粉菌诱导的细胞死亡表型和对白粉病菌的显著抗性。双突变分析实验显示edrl突变体的表型能够被pad4，sid2, nprl等突变体抑制，表明edrl的表型需要水杨酸信号途径的作用。同时，与野生型相比，edrl突变体表现出更明显的乙烯诱导的叶片衰老表型。但是，目前我们对于EDRl介导细胞死亡和植物抗病反应的分子机制依然知之甚少。可以看出，EDRl是创建抗病性增强的转基因作物和作物分子设计的优秀候选基因。研究EDRl调节植物抗病反应的分子机制，寻找EDRl信号通路的其他组分，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术涉及到拟南芥EDOSl基因的克隆及应用，尤其涉及到EDOSl基因在mRNA核质转运中的作用，同时也涉及到该基因在调控植物对病原菌的抗性和叶片衰老中的功能与应用。本专利技术通过突变体筛选和图位克隆的方法，对EDOSl基因进行了分离和功能鉴定，确立了 EDOSl基因在植物对白粉病的抗性和病原菌诱导的细胞死亡中的作用，发现了EDOSl基因在乙烯诱导的叶片衰老中的作用及其分子机制，同时，确立了 EDOSl基因影响mRNA核质运输的机制。本专利技术为理解植物mRNA核质运输的分子机制提供了重要依据，为研究mRNA核质运输如何影响植物的抗病反应和激素的信号转导提供了新的线索，为探索植物激素水杨酸和乙烯的交叉网络提供了新的节点。在农业生产上，本专利技术可以应用于增强植物的抗病反应和调控作物的成熟衰老时期等方面的转基因作物的创制。为了寻找EDRl信号通路上的其它基因，我们进行了 edrl抑制子和增强子突变体的筛选。我们得到了其中一个突变体edosl，通过图位克隆，我们得到了 EDOSl基因。通过对EDOSl的功能分析，我们发现EDOSl对植物抗病反应以及植物mRNA的核质运输有着重要的调控作用。另一方面，作为真核生物，植物的RNA是在核内合成，而RNA翻译成蛋白质是在细胞质中进行，RNA的核质运输对植物的生长发育和逆境反应起着重要的调控作用，少数的几个报道已经说明了影响mRNA核质运输的突变体可以调节植物对病原菌的抗性。当然，目前对植物mRNA运输的分子机制以及mRNA运输调控植物抗病反应的具体机理的研究依然非常有限。通过对EDOSl的研究，可以帮助我们了解EDRl的信号通路。同时，通过对EDOSl的研究，我们可以深入探索mRNA核质运输对植物抗病反应的影响。更为重要的是，EDOSl本身也是作物转基因改良和作物分子设计的合适靶基因。综上所述，对EDOSl基因的克隆和功能分析有着重要的理论和现实意义，而且EDOSl基因有着广阔的应用前景。1. 一个拟南芥基因EDOSl的基因序列，全长基因组DNA序列4302bp，⑶S全长1800bp。其 CDS 序列见 SEQ ID No. 1。2. EDOSl的蛋白序列，编码599个氨基酸，大小68. 3kD。其氨基酸序列见SEQ IDNo. 2。3. EDOSl突变之后，可以抑制edrl的抗病表型和白粉菌诱导的细胞死亡表型。4. EDOSl突变之后，可以增强edrl的乙烯诱导的叶片衰老表型。5. EDOSl突变之后，mRNA在细胞核内积累。6. EDOSl基因在高等植物中广泛存在并且高度保守，可以应用到基因工程
，调控作物的抗病反应和成熟时期。具体内容如下1. 一种拟南芥白粉病抗性相关基因ED0S1，其为下列核苷酸序列之一1) SEQ ID No. 1的核苷酸序列；2)与SEQ ID No. 1的核苷酸序列具有90%以上同源性且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。2. 一种蛋白质，其由以上1的基因EDOSl编码。3.以上2的蛋白质，其为1)由SEQ ID No. 2的氨基酸序列所示的蛋白；或2)将(1)的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有与(1)相同的功能的由(1)衍生的蛋白。4.以上1的EDOSl基因的突变基因edosl，其核苷酸序列与SEQ IDNo. 1的核苷酸序列的区别在于在^79bp到^86bp的位置出现了 7bp的缺失。5.以上1的基因EDOSl或以上2或3的蛋白质用于调控植物抗白粉病抗性、白粉菌诱导产生的细胞程序性死亡、乙烯熟化或mRNA核质运输的应用，其中所述植物包括拟南芥、大麦、葡萄、小麦，优选为拟南芥突变体edrl。6.以上5的应用，其中抑制植物白粉病抗性、抑制白粉菌诱导产生的细胞程序性死亡、促进乙烯熟化或抑制mRNA核质运输的应用通过在所述植物中抑制以上1的基因EDOSl或以上2或3的蛋白质的表达来实现，其中抑制以上1的基因EDOSl或以上2或3的蛋白质的表达可以通过使以上1的基因EDOSl发生缺失功能突变来实现；且增强植物抗白粉病抗性、促进白粉菌诱导产生的细胞程序性死亡、抑制乙烯熟化或促进mRNA核质运输的应用通过在所述植物中过量或超量表达以上1的基因EDOSl或以上2或3的蛋白质来实现。7.以上4的突变基因edosl用于抑制植物抗白粉病抗性、抑制白粉菌诱导产生的细胞程序性死亡、促进乙烯熟化和抑制mRNA核质运输的应用，其中所述植物包括拟南芥、大麦、葡萄、小麦，优选为拟南芥突变体edrl。附图说明图1.生长5周的野生型Col-0，edrl, edosl/edrl接种白粉病菌8天后的表型(上)，和 Trypan Blue Staining 的结果(下)。图2.生长5周的野生型，edrl, edosl/edrl在IOOppm乙烯气体处理3天后的表型(上)，和叶绿素含量测量的结果(下)。图3.通过图位克隆的方法克隆EDOSl基因的略图、edosl突变的位置与基因结构和互补结果。图4.突变体的表型与Col-O表现的比较。图5.拟南芥、水稻、玉米、苜蓿等植物中EDOSl蛋白序列的比对分析。图 6. Col-O，edosl 和 edosl/edrl 中，mRNA 在细胞核内积累。具体实施例方式实施例一 edosl能够抑制edrl突变体的抗病表型(1)材料和方法把 edrl 突变体(Frye and Innes, 1998 ；Frye本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘怀荣，唐定中，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：