[發(fā)明專利]棗樹水通道蛋白基因及在提高植物耐旱性和耐鹽性中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010239449.5
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101880674A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟玉平;曹秋芬;張潔;顧蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 山西省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;A01H5/00
• 代理公司: 山西太原科衛(wèi)專利事務(wù)所 14100
• 代理人: 朱源;王瑞玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種棗樹水通道蛋白基因及在提高植物耐旱性和耐鹽性中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

公知，水通道蛋白(aquaporin，AQP)大量存在于植物、動(dòng)物、微生物等多種生物體內(nèi)。植物水通道蛋白是一類在植物體內(nèi)形成水選擇性運(yùn)輸通道的蛋白質(zhì)，它在植物種子萌發(fā)、細(xì)胞伸長、氣孔運(yùn)動(dòng)等過程中調(diào)節(jié)水分的快速跨膜運(yùn)輸，它使植物能快速靈敏地調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞間的水分流動(dòng)。有些水通道蛋白是組成型表達(dá)的，而多數(shù)水通道蛋白則受環(huán)境因子，如干旱、鹽害、激素、光質(zhì)等誘導(dǎo)表達(dá)，因此研究水通道蛋白與植物抗逆性的關(guān)系備受人們關(guān)注。

第一個(gè)植物水通道蛋白γ-TIP是從模式植物擬南芥中分離出來的，它位于液泡膜上，因此被命名為TIP(tonoplast?intrinsic?protein)。通過爪蟾卵母細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)分析確認(rèn)了γ-TIP蛋白運(yùn)輸水的專一性功能。到目前為止，科學(xué)家已經(jīng)在擬南芥、豌豆、煙草、玉米、水稻等多種植物中都發(fā)現(xiàn)了AQP。另外，從蛋白數(shù)據(jù)庫中也發(fā)現(xiàn)了大量AQP的同源物，它們廣泛存在于單子葉和雙子葉植物以及C3和C4代謝植物中，通過氨基酸序列同源性分析推測它們可能也是AQP。越來越多的研究表明，大多數(shù)植物中都存在著多個(gè)AQP及其同源物且含量豐富。如擬南芥中，PIP1蛋白占葉與根質(zhì)膜蛋白的1％以上；菠菜葉肉細(xì)胞中含豐富的質(zhì)膜AQP，占其質(zhì)膜總蛋白的20％；菜豆子葉中含豐富的a-TIP同源物，約占細(xì)胞可抽提總蛋白的2％。根據(jù)水通道蛋白氨基酸序列同源性及結(jié)構(gòu)特征，可將其分為4類：質(zhì)膜內(nèi)在蛋白(plasma?membrane?intrinsic?protein，PIPs)、液泡膜內(nèi)在蛋白(tonoplast?intrinsic?protein，TIPs)、類nodulin26膜內(nèi)蛋白(nodulin26-like?intrinsic?protein，NIPs)和小分子堿性內(nèi)在蛋白(small?and?basic?intrinsic?protein，SIPs)。

植物水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)是植物水分生理學(xué)研究的重大進(jìn)展，將水分代謝的研究引入了一個(gè)全新的階段。目前，科學(xué)家們已經(jīng)在擬南芥、豌豆、玉米、煙草、向日葵、含羞草等多種植物中發(fā)現(xiàn)了AQP，并對它們中的某些蛋白進(jìn)行了分類、功能、亞細(xì)胞定位等方面的研究。但是對于中國古老的、重要的經(jīng)濟(jì)樹種——棗樹的水通道蛋白的研究還沒有相關(guān)的報(bào)道，到目前為止，還未見有從棗樹中分離出AQP基因并用于提高植物耐旱性和耐鹽性方面的報(bào)道。棗樹原產(chǎn)于我國黃河流域，是我國特有的經(jīng)濟(jì)林樹種之一，棗樹耐寒，抗旱，抵御各種外界不良因子的能力強(qiáng)，尤其是對土壤瘠薄、干旱有很強(qiáng)的忍耐力，在晉西北、太行山、陜北等黃土高原地區(qū)，棗樹一般生長在土壤相當(dāng)貧瘠、少雨干旱的丘陵山坡、高崖邊等不良環(huán)境下，且都能正常生長結(jié)果。這種極其耐旱、耐瘠薄的特點(diǎn)顯著優(yōu)于其它農(nóng)作物，因此棗樹的抗逆性基因是非常寶貴的遺傳資源，了解具有優(yōu)良抗性的棗樹的抗逆機(jī)制，逆境相關(guān)基因的分子結(jié)構(gòu)、表達(dá)、功能及調(diào)控，可充分利用這些優(yōu)良抗性基因提高植物的抗逆性提供一定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和奠定理論基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種棗樹水通道蛋白基因，該基因來自于棗樹，可作為目的基因?qū)胫参铮岣咧参锬秃敌院湍望}性，進(jìn)行植物品種改良。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種棗樹水通道蛋白基因，該基因的核苷酸序列具有如SEQ?ID?NO：1所示的序列。

由所述一種棗樹水通道蛋白基因的核苷酸序列編碼的氨基酸序列，該氨基酸序列具有如SEQ?ID?NO：2所示的序列。

一種棗樹水通道蛋白基因在提高植物耐旱性和耐鹽性中的應(yīng)用。

本發(fā)明從壺瓶棗樹(Ziziphus?jujuba?Mill.HUPING)的結(jié)果枝(棗吊)，利用CTAB法提取總RNA，根據(jù)mRNA純化試劑盒方法從提取到的總RNA中分離純化mRNA，構(gòu)建cDNA文庫，然后通過Blast分析與比對，從中克隆到一個(gè)cDNA序列為棗樹中的水通道蛋白基因全序列，將其命名為ZjPIP2(Zizyphus?jujuba?Mill?plasma?membrane?intrinsic?protein)。根據(jù)該基因的核苷酸序列，設(shè)計(jì)并合成引物，上游引物WP3序列為：

5′--ATGGATCCGCAAAAGACCCTG-3′，包含BamH?I限制性酶切位點(diǎn)(即有下劃線部分)，兩個(gè)保護(hù)堿基AT，及水通道蛋白ZjPIP2基因的起始密碼子ATG。下游引物WP6序列為：