[發(fā)明專利]擬南芥谷胱甘肽過(guò)氧化物酶基因HAD1在植物抗干旱方面應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710055090.4
• 申請(qǐng)日: 2007-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101381733A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋純鵬;苗雨晨;郭敬功;李坤;代杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/53
• 分類號(hào): C12N15/53;C12N15/82;C12N9/08
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 陳 浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種擬南芥谷胱甘肽過(guò)氧化物酶HAD1基因在植物抗干旱方面的應(yīng)用，屬于基因工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)前，我國(guó)人口迅速增長(zhǎng)，糧食生產(chǎn)面臨越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。干旱逆境傷害嚴(yán)重影響到了農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，是限制農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量提高的主要因素，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界干旱和半干旱地區(qū)面積占世界總面積的1/3，而我國(guó)則占1/2，其中沒(méi)有灌溉條件的旱地約占65％。目前，我國(guó)大約有10億畝為中低產(chǎn)田，其中大部分是干旱與鹽堿所致，提高作物的抗旱能力和建立高抗旱性的新品系，是當(dāng)前提高糧食產(chǎn)量迫切需要解決的問(wèn)題。雖然國(guó)際上通過(guò)多種生物學(xué)手段來(lái)提高作物的抗旱性，但至今還沒(méi)有取得突破性的研究進(jìn)展，隨著分子生物學(xué)和基因工程研究的深入，國(guó)際上很多實(shí)驗(yàn)室也企圖尋找抵抗干旱的關(guān)鍵基因，擬通過(guò)基因工程技術(shù)改良作物的抗旱性，但這方面的研究進(jìn)展也仍然很緩慢。因此，認(rèn)識(shí)植物對(duì)干旱的反應(yīng)機(jī)制，提高植物的抗旱性，是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。

現(xiàn)有研究表明，當(dāng)遇到干旱脅迫時(shí)，植物體內(nèi)會(huì)伴隨著大量的活性氧(Reactive?Oxygen?Species，ROS)產(chǎn)生。谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GlutathinePeroxidase，GPX)是抵御氧化脅迫的一種重要防御酶，其在動(dòng)物和酵母中用于清除活性氧的功能已被證實(shí)，但它在植物中的應(yīng)用還曾被報(bào)道，例如它如何應(yīng)答外界脅迫，如何感受和清除非生物脅迫產(chǎn)生的ROS還需要進(jìn)一步去探索。因此，克隆和鑒定植物中GPX功能，并研究其與干旱的關(guān)系，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種擬南芥谷胱甘肽過(guò)氧化物酶基因HAD1在提高植物耐干旱性能上的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種擬南芥谷胱甘肽過(guò)氧化物酶HAD1基因在植物抗干旱方面的應(yīng)用。

具體應(yīng)用為將HAD1基因用于構(gòu)建植物表達(dá)載體并通過(guò)植物轉(zhuǎn)基因方法獲得具有抗干旱性能的轉(zhuǎn)基因植物。

本發(fā)明的技術(shù)方案還在于采用了一種生產(chǎn)抗干旱轉(zhuǎn)基因植物的方法，將HAD1基因連接在pBIB超表達(dá)融合載體轉(zhuǎn)化擬南芥，構(gòu)建了正義表達(dá)載體并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法或基因槍法的開(kāi)花轉(zhuǎn)化野生型擬南芥，通過(guò)含有潮霉素抗性的MS平板上篩選，得到了轉(zhuǎn)基因擬南芥。

所述的宿主植物也可以為煙草。

所述的HAD1基因，其在Genbank中的編號(hào)為AT2g43350，該基因的cDNA長(zhǎng)625bp，編碼206個(gè)氨基酸的蛋白。

本發(fā)明通過(guò)遠(yuǎn)紅外成像技術(shù)從抗氧化基因突變體中篩選和鑒定了HAD1，其在Genbank中的編號(hào)為AT2g43350，該基因的cDNA長(zhǎng)625bp，編碼206個(gè)氨基酸的蛋白。通過(guò)蛋白序列分析發(fā)現(xiàn)其含有半胱氨酸殘基，也是植物細(xì)胞保持ROS平衡的一個(gè)清除酶，但它與動(dòng)物細(xì)胞不同的是該酶為一種非硒依賴的過(guò)氧化物酶，這種結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致了酶活性的改變。本發(fā)明通過(guò)將HAD1基因連接在pBIB超表達(dá)融合載體轉(zhuǎn)化擬南芥，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)陽(yáng)性轉(zhuǎn)基因植物HAD1的表達(dá)量明顯提高，該HAD1基因可用于提高農(nóng)作物對(duì)干旱的耐受程度，大大降低了農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中水灌溉的成本，可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明還可以用于其它宿主植物的轉(zhuǎn)化，如轉(zhuǎn)化煙草等。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)20d(天)的had1突變體和野生型擬南芥幼苗，經(jīng)干旱處理15d(天)后，had1植株出現(xiàn)萎焉，而野生型生長(zhǎng)正常。

附圖說(shuō)明

圖1為干旱脅迫下WT、超表達(dá)轉(zhuǎn)基因(overHAD1)和had1突變體擬南芥離體葉片失水率的測(cè)定結(jié)果；

圖2為ABA和H₂O₂對(duì)had1氣孔開(kāi)閉的影響。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

HAD1基因蛋白活性的鑒定