[發明專利]鈴鐺刺DREB轉錄因子cDNA序列及其表達載體和應用

有效

• 申請號: 200910105979.8
• 申請日: 2009-03-12
• 公開（公告）號: CN101671678A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 劉水;吳燕民;雷江麗;陰翠翠;陳陽春;高靜;高舉明
• 申請（專利權）人: 深圳市鐵漢生態環境股份有限公司;中國農業科學院生物技術研究所;深圳市園林科學研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;C12N5/10
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明涉及一種與植物抗逆性相關的cDNA序列及其編碼的轉錄因子，尤其涉及從沙生植 物鈴鐺刺(Halimodendron?halodendron?V.)中所分離、克隆的編碼DREB轉錄因子的cDNA序 列，本發明還涉及含有該cDNA序列的植物高效表達載體以及它們在提高植物抗逆性中的應用， 屬于植物基因工程領域。

背景技術

干旱、鹽堿和低溫是影響陸生植物生長和限制作物產量的三種主要的非生物脅迫因子。 據統計，世界干旱半干旱地區涉及50多個國家和地區，約占全球陸地面積的34.9％。目前全 世界用于農業的57億公頃可耕旱地中，約70％的耕地由于干旱等因素導致土質退化，亞洲受 此影響的土地面積最廣，近14億公頃。而我國的干旱、半干旱地區約占國土面積的一半以上， 年受旱面積達200-270萬公頃。其危害相當于其它自然災害之和。此外，世界鹽堿地占全球陸 地面積的7.6％，隨著工業化進程加快，我國的土壤鹽漬化面積不斷擴大，目前鹽漬化土壤面 積約有2600萬公頃，其中鹽堿耕地約有670萬公頃，嚴重制約了農業對土地的利用。低溫作為 經常發生且危害嚴重的逆境因素之一，它不僅影響著植物的季節性生長，也影響著植物的地 理性分布。據統計，我國每年因凍害造成的農業損失高達數十億元，這些非生物脅迫對農業 生產、生態建設、可持續發展戰略有著直接或間接的危害作用。干旱、鹽堿和低溫等非生物 逆境都會構成對植物的滲透脅迫，致使環境滲透勢低于植物細胞滲透勢而導致植物細胞失水， 嚴重的可造成細胞膨壓完全喪失，甚至導致植物死亡。當然，植物為了適應環境，在長期演 化過程中也形成了復雜而精細的調節機制，提高了自身對不良環境脅迫的抵抗或忍耐能力， 以適應不良環境。

鈴鐺刺(Halimodendron?halodendron?V.)系豆科鈴鐺刺屬中抗旱抗鹽性極強的灌木。集 中分布于新疆塔克拉瑪干沙漠和內蒙古巴丹吉林沙漠和甘肅民勤等地，國外原蘇聯，蒙古也 有。降雨量在130mm以下的干熱荒漠區及地下水淺的地方均可生長。鈴鐺刺系含高蛋白質放 牧用豆科植物，是荒漠牲畜駱駝和羊的喜食牧草，可做改良鹽堿土和固沙植物，并可栽培做 綠籬。鈴鐺刺具有極強的抗旱耐鹽堿、防風、固沙、改良土壤等能力，能夠在極度干旱缺水 的環境中生長除了其形態學上的部分特點外，更主要的是由于沙生植物在長期生長進化過程 中形成了其特有的基因構成及精密的表達調控方式，能夠合成并保持較多的抗旱抗滲透脅迫 保護物質，體內存在著豐富的高抗性基因資源。因此，從沙生植物鈴鐺刺中克隆與抗逆性緊 密相關的基因，不僅能為基因工程育種提供優良基因源，而且對于作物抗逆育種顯得尤為重 要和迫切。

轉錄因子(transcription?factor，TF)也稱反式作用因子，是指能夠與真核生物基因啟動子區 域中順式作用元件發生特異性相互作用的DNA結合蛋白，通過他們之間以及與其它相關蛋白 之間的相互作用激活或抑制某些基因的轉錄。自從1987年Paz-Ares首次報道玉米轉錄因子基 因的克隆以來，相繼從高等植物中分離出的調控干旱、高鹽、低溫、激素、病原反應及生長 發育等相關基因表達的轉錄因子已達數百種。擬南芥基因組測序已經完成，據推測，至少有 1553個編碼轉錄因子的基因，約占其估計基因總數的5.9％。擬南芥中轉錄因子數量如此之大， 種類之多，表明了高等植物轉錄調控的復雜性，同時也表明轉錄因子研究的重要性。

DREB轉錄因子(Dehydration?Responsive?Element?Binding?Protein)，即干旱應答元件結 合蛋白，是一類和植物脫水條件下的抗逆性反應有關的、在信號傳遞和調控基因表達中起作 用的轉錄因子，能特異結合DRE/CRT順式作用元件，并激活下游目的基因的轉錄。

到目前為止，已經從多種植物中克隆分離到上百種DREB轉錄因子，包括單子葉植物和 雙子葉植物，并且DRE/DREB順式作用元件與反式作用因子相互作用的調控模式已經在草本 植物種發現并被證明，如擬南芥、小麥、黑麥草、番茄、玉米、大麥、水稻等。但是目前尚 未見到從沙生植物、尤其是野生灌木類沙生植物鈴鐺刺中克隆到相關基因的報道。