本发明专利技术公开了与抗逆性相关基因及在提高植物对环境胁迫抗性中的应用。本发明专利技术从地热芽孢杆菌Geobacillus?sp)中分离得到了3种SOD基因，即：Mn-SOD基因、Cu/Zn-SOD基因和Fe/Mn-SOD基因，其核苷酸序列分别为SEQ?ID?No.1、SEQ?ID?No.2或SEQ?ID?No.3所示。本发明专利技术进一步提供了所述SOD基因在提高植物对环境胁迫抗性中的应用，包括：构建含有所述SOD基因的植物表达载体；将所构建的植物表达载体转化到植物细胞或植物组织中，再生获得对非生物胁迫抗性提高的转基因植物株系。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抗逆性相关基因及其应用，尤其涉及从地热芽孢杆菌(Geobacillussp)中分离、克隆的三种SOD基因及其在提高植物对非生物胁迫抗性中的应用，属于植物抗逆性分子生物学领域。
技术介绍
干旱、盐碱等非生物胁迫严重影响了植物的生长和作物产量，其对农业生产所造成的危害是世界性的(Boyer JS, Science, 1982 ；218 :443-448)。非生物胁迫是作物减产的主要原因，可导致作物平均减产50%至80%。植物本身具有各种分子、细胞和生理生化机制以抵御和适应各种非生物胁迫.至今虽尚未完全阐明植物耐非生物胁迫的基因和分子机理，但从遗传、细胞和生理生化等多方面对抗逆机理的研究已取得了显著的进展。在诸多科技工作者的不懈努力下，一系列逆境相关基因得到克隆和功能鉴定，有用的基因被转入各种作物，从而提高了作物的抗非生物逆境的能力。非生物胁迫已经成为限制农业发展的一个瓶颈，其中干旱和土壤盐碱化问题是制约农业可持续发展的主要因素。由于降雨量偏低或雨量分布不均，中国耕地的50%都受到不同程度的干旱困扰，直接导致农作物减产，严重时甚至颗粒无收，使农业生产饱受困扰。在中国的东西部地区都分布着不同类型的盐碱化土壤，全世界大约有20%的可耕农田受到盐溃化的影响。盐碱地对于中国以及世界很多国家来说都是重要的土地资源之一，我国约有5亿多亩的盐碱地，其中已开垦利用的仅有20%左右，等待被开发利用的还有3亿多亩盐荒地。另外，由于不合理耕作方式和气候条件的影响，中国还有I亿多亩次生盐碱地，并且这种土壤盐碱化的程度和总面积还有逐年增加的趋势。因此，对盐碱土地的改良及利用是国内外许多科学家研究的重点。但是众多改良措施中均或多或少存在一些不可克服的缺点，如利用淡水排盐则会将土壤中其它养分一同排走，其余则存在效果不能持久或费用昂贵等缺点，所以提高植物的抗旱、耐盐性，即对植物本身的基因进行改造，是提高农作物产量和耕地使用率的根本而有效的方法。
技术实现思路
本专利技术目的之一是提供从地热芽孢杆菌(Geobacillus sp)菌株中分离、克隆得到三种SOD基因；本专利技术目的之二是提供含有所述SOD基因的表达载体以及含有该表达载体的宿主细胞。本专利技术目的之三是将所述的SOD基因应用于提高或改善植物对非生物胁迫的抗性。 本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的从地热芽孢杆菌(Geobacillus sp)菌株中分离、克隆的三种SOD基因，即Mn_S0D基因、Cu/Zn-SOD基因和Fe/Mn-SOD基因，其多核苷酸序列分别为SEQ ID No. USEQ ID No. 2和 SEQ ID No. 3 所示。 本专利技术还提供了含有所述Mn-SOD基因、Cu/Zn-SOD基因和Fe/Mn-SOD基因的植物表达载体以及含有该植物表达载体的宿主细胞。将所述Mn-SOD基因、Cu/Zn-SOD基因或Fe/Mn-SOD基因与表达调控元件可操作的连接，得到在植物中表达所述基因的植物表达载体；其中，所述“可操作的连接”是指两个或更多个元件之间功能性的连接，可操作连接的元件可为邻接或非邻接的；所述的植物表达载体可以由5'端非编码区，SEQ ID No. I、SEQ ID No. I或SEQ ID No. 3所示的核苷酸和3'非编码区组成，其中，所述的5'端非编码区可以包括启动子序列、增强子序列或/和翻译增强序列；所述的启动子可以是组成性启动子、诱导型启动子、组织或器官特异性启动子；所述的3'非编码区可以包含终止子序列、mRNA切割序列等。合适的终止子序列可取自根癌农杆菌的Ti-质粒，例如章鱼碱合成酶和胭脂碱合成酶终止区。本专利技术所述植物表达载体还可含有用于选择转化细胞的选择性标记基因。选择性标记基因用于选择经转化的细胞或组织。所述标记基因包括编码抗生素抗性的基因以及赋予除草化合物抗性的基因等。此外，所述的标记基因还包括表型标记，例如3 -半乳糖苷酶和荧光蛋白等。另外，本领域技术人员可以将SEQ ID No. USEQ ID No. 2或SEQ IDNo. I所示的多核苷酸进行优化以增强在植物中的表达。例如，可采用目标植物的偏爱密码子进行优化来合成多核苷酸以增强在目标植物中的表达。本专利技术分别构建了含有SEQ ID No. USEQ ID No. 2或SEQ ID No. I所示多核苷酸序列的植物表达载体，通过农杆菌介导方法转化烟草细胞或组织，将转化的烟草经组织培养获得转基因烟草株系(转化体)，转基因烟草株系的耐盐性和抗旱性都明显高于对照(未转基因烟草)株系，由此证明所述Mn-SOD基因、Cu/Zn-SOD基因或Fe/Mn-SOD基因具有提高植物耐非生物胁迫抗性的功能，尤其具有提高植物耐盐、抗干旱等非生物胁迫抗性的功能，因此，可以将所述Mn-SOD基因、Cu/Zn-SOD基因或Fe/Mn-SOD基因转化到植物中以提高或改善植物的耐非生物胁迫抗性或培育得到抗逆性植物品种。由此，本专利技术提供了一种培育抗逆转基因植物的方法，包括构建含有SEQ IDNo. USEQ ID No. 2或SEQ ID No. I所示多核苷酸序列的植物表达载体；将所构建的植物表达载体转化到植物细胞或组织中，再生获得耐盐、抗干旱的转基因植物株系。所述转化方案以及将所述多核苷酸引入植物的方案可视用于转化的植物(单子叶植物或双子叶植物)或植物细胞的类型而变化。将所述多核苷酸引入植物细胞或组织的合适方法包括显微注射、电穿孔、农杆菌介导的转化、直接基因转移以及高速弹道轰击等。本专利技术优选采用农杆菌介导的转化方式将SEQ ID No. USEQ ID No. 2或SEQ ID No. I所示核苷酸序列转化到植物细胞或组织中。利用常规方法可使已转化的细胞再生获得稳定转化植株(McCormick etal. Plant Cell Reports. 1986. 5 :81_84)。本专利技术可用于转化任何植物种类,包括但不限于单子叶植物或双子叶植物。更优选的，所述的目标植物包括农作物、蔬菜或观赏植物、果树等，例如，可以是高粱、大麦、玉米、水稻、小麦、大豆、马铃薯、番茄、菜豆、花生或棉花等。本专利技术所涉及到的术语定义除非另外定义，否则本文所用的所有技术及科学术语都具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所了解相同的含义。虽然在本专利技术的实践或测试中可使用与本文所述者类似或等效的任何方法、装置和材料，但现在描述优选方法、装置和材料。术语“重组宿主细胞株”或“宿主细胞”意指包含本专利技术多核苷酸的细胞，而不管使用何种方法进行插入以产生重组宿主细胞，例如直接摄取、转导、f配对或所属领域中已知的其它方法。外源性多核苷酸可保持为例如质粒的非整合载体或者可整合入宿主基因组中。宿主细胞可为原核细胞或真核细胞，宿主细胞还可为单子叶或双子叶植物细胞。术语“多核苷酸”意指单股或双股形式的脱氧核糖核苷酸、脱氧核糖核苷、核糖核苷或核糖核苷酸及其聚合物。除非特定限制，否则所述术语涵盖含有天然核苷酸的已知类似物的核酸，所述类似物具有类似于参考核酸的结合特性并以类似于天然产生的核苷酸的方式进行代谢。除非另外特定限制，否则所述术语也意指寡核苷酸类似物，其包括 PNA(肽核酸)、在反义技术中所用的DNA类似物(硫代磷酸酯、磷酰胺酸酯等等)。除非另外指本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李轶女，张志芳，潘沈元，姚冉，叶兴国，王金辉，杨灵，王国增，沈桂芳，
申请(专利权)人：中国农业科学院生物技术研究所，江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：
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