[發明專利]擬南芥基因ROI1在植物抗高溫脅迫方面的應用

無效

• 申請號: 200910064138.7
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN101781659A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 宋純鵬;安國勇;薛小波;趙孝亮;王棚濤;宋玉偉;劉浩
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩;牛愛周

技術領域

本發明涉及一種擬南芥基因ROI1的應用，尤其涉及該基因ROI1在植物 抗高溫脅迫方面的應用，同時，還涉及該基因ROI1在培育抗高溫脅迫轉基因 植物品種方面的應用，屬于基因工程領域。

背景技術

環境溫度的變化則是植物必須經常面對的環境脅迫因子之一，溫度過高 會嚴重影響到植物的生長發育以及正常的生理生化過程，是限制農業生產的 重要不利因素，比如每年因干熱風等高溫脅迫造成農業的大量減產。植物在 長期的進化過程中形成了一套抵御高溫脅迫的信號轉導調控機制，熱激蛋白 和熱激轉錄因子參與的調控反應，在植物抗高溫脅迫反應中起著關鍵的作用； 高溫脅迫信號轉導過程中，熱激信號通過不同的途徑傳遞給HSFs，激活HSFs 的轉錄活性，被激活的HSFs可與HSPs基因上游的特異的序列結合，調節 HSPs的表達和蛋白的積累，具有分子伴侶作用的HSPs可以提高植物的抗高 溫反應能力。

Ca²⁺、H₂O₂、ABA和水楊酸等信號轉導系統在植物細胞中廣泛存在，它 們也參與調節植物抗高溫脅迫反應。在高溫脅迫條件下，植物體迅速產生并 積累H₂O₂，并伴隨著高溫脅迫相關基因的被誘導和表達；HSFs可以感受H₂O₂信號和啟動熱激反應，H₂O₂處理可以增加植物的抗高溫脅迫反應，因此，認 為H₂O₂很可能是繼HSFs和HSPs之后的重要熱激調節分子。但是人們對整個 過程的認識還是不系統、不完善的，中間還存在很多盲區。隨著新的研究手 段的建立和相關突變體的篩選和分離，為人們認識植物抗高溫脅迫的反應機 制提供了新的支持和研究思路。

高溫脅迫往往伴隨著干旱和脫水反應，氣孔開度變化調節著植物水分的 蒸騰散失和參與植物調節植物的抗高溫脅迫反應。植物葉片水分散失帶走葉 片表面的熱能，引起葉片溫度的改變。遠紅外成像技術可以測定植物葉片表 面微弱的溫度變化，該技術的快速、高效和非侵入檢測的特點，為大規模篩 選與氣孔運動調節相關的突變體研究提供了有效技術保障。其中用此方法篩 選得到的ost1和ht1突變體，為認識干旱反應過程中的ABA和H₂O₂信號轉導機 制和CO₂調節的氣孔反應過程提供了遺傳學的證據，也為分離和鑒定與植物氣 孔運動調節相關抗逆信號分子提供了新的思路。

有實驗表明，蠶豆氣孔的開度隨著環境溫度的變化而變化，隨著環境溫 度變化，植物氣孔發生快速的關閉反應，并可誘導保衛細胞質膜內向K⁺通道 開放和外向K⁺通道關閉，因此，高溫脅迫和氣孔開度之間存在一定的調節關 系。有關高溫與氣孔開度變化的機制的證據目前還很少，可能的原因也許是 由于不同溫度氣孔的反應不一致。這種高溫脅迫和氣孔開度之間的復雜關系 正是需要我們去認識和研究的內容。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種擬南芥基因ROI1在植物抗高溫脅迫方面 的應用，以拓展基因ROI1的應用范圍。

同時，本發明的目的還在于提供一種擬南芥基因ROI1在培育抗高溫脅迫 轉基因植物方面的應用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案采用了一種超表達擬南芥基因 ROI1在植物抗高溫脅迫方面的應用。

所述的基因ROI1為OST1基因的同源基因，在Genebank中的編號為 AT3G33950，該基因的CDS長度為1089bp，編碼362個氨基酸的蛋白，該 蛋白為一個蛋白激酶，ROI1蛋白主要分布在保衛細胞的細胞核內，ROI1和 HSFs之間存在相互作用，這種作用與激酶活性和熱激轉錄調節有關。

同時，本發明的技術方案還采用了一種超表達擬南芥基因ROI1在培育抗 高溫脅迫轉基因植物方面的應用，將ROI1基因或其中部分片斷，以及通過替 換、增減堿基后連接到不同種類載體上，以及通過不同的表達載體轉化獲得 抗高溫相關的轉基因植物。如構建由CaMV35S啟動子控制的超表達ROI1 轉基因植株，比較分析轉基因植株的表型和ROI1基因的生物學功能，從分子 水平上揭示H₂O₂、氣孔和熱激反應的關系。