[發(fā)明專利]沙冬青低溫脅迫相關(guān)基因及其表達載體和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310254613.3
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103509804A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程紅梅;顧立江;郭惠明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/70;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 北京康思博達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 余光軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及從高等植物中分離的溫度相關(guān)基因，尤其涉及從沙冬青（Ammopiptanthus?mongolicus(Maxim.)Cheng?f.）中分離的與低溫脅迫相關(guān)的基因，本發(fā)明進一步涉及含有該與低溫脅迫相關(guān)的基因的重組植物表達載體以及它們在提高植物低溫脅迫抗性中的應(yīng)用，屬于植物抗逆相關(guān)基因的分離及其應(yīng)用領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

自然界中，植物不可避免會遭受各種環(huán)境因子的脅迫，如低溫、高溫、干旱和高鹽等非生物脅迫都極易通過影響植物細胞膜成分，氣孔開度等生理、生化過程對植物造成傷害，嚴重時會影響作物的產(chǎn)量和種植區(qū)域。冷害、干旱、高溫、鹽漬等非生物逆境是全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的嚴重問題，也是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。其中低溫是一個非常重要的環(huán)境因子，很大程度上影響植物的生長發(fā)育、生存及分布，是限制作物的地理分布，并造成作物產(chǎn)量與質(zhì)量下降的重要因素之一（Thomashow,1999）。低溫脅迫會影響許多基因的表達：一方面低溫脅迫直接影響代謝基因的表達；另一方面低溫脅迫會引起其它脅迫的發(fā)生，由此與這些脅迫相關(guān)的基因受到低溫脅迫的間接誘導(dǎo)。世界上每年因冷害造成的農(nóng)業(yè)損失高達數(shù)千億美元。因此植物的抗寒機理以及提高植物抗寒性的研究一直是植物抗逆性研究的一個熱點。?

沙冬青（Ammopiptanthus?mongolicus(Maxim.)Cheng?f.）是中國溫帶荒漠地區(qū)惟一的常綠灌木，是草原化荒漠區(qū)特有的古老荒漠殘遺植物種，分為蒙古沙冬青(A．mongolicus)和新疆沙冬青(A．nanus)兩個種，主要分布在我國西北地區(qū)的沙漠、荒漠區(qū)。沙冬青具有抗高溫、抗低溫、抗旱、耐鹽堿等特性，能忍受地表溫度高達70℃和氣溫在－20～－30℃范圍的低溫，能在年降雨量不足200mm的環(huán)境中正常生長，是開展植物逆境脅迫研究和抗逆基因篩選的理想材料。?

植物逆境脅迫是一個復(fù)雜的生理過程，植物對逆境脅迫的適應(yīng)是一種綜合反應(yīng)，包含信號感受系統(tǒng)、信號傳導(dǎo)系統(tǒng)、受體蛋白的激活、抗性基因的激活等一系列過程，是一個涉及多基因參與的過程。目前人們已經(jīng)從植物中分離、克隆了多種逆境脅迫相關(guān)的基因，包括：調(diào)節(jié)基因，如與轉(zhuǎn)錄起始相關(guān)的各種轉(zhuǎn)錄因子合成基因；功能蛋白類基因，如孔道蛋白、載體蛋白、輸送蛋白；細胞內(nèi)溶物合成基因，如的可溶性糖合成相關(guān)基因等等。沙冬青抗逆研究方面，抗旱基因的研究和篩選主要集中在生理研究；抗寒研究方面，已從沙冬青中成功獲得抗凍蛋白（費云標(biāo)，1994）、胚胎發(fā)生晚期胚胎富集蛋白（1ate?embryogenesis?abundant?protein，LEA）和AmCBL1(calcineurin?B.1ike?protein)（孫燕，2005）等冷誘導(dǎo)蛋白，以及冷誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子AmCBF（Wang?Z?L2006）等調(diào)節(jié)基因。迄今為止，未見文獻報道從沙冬青中分離得到與低溫脅迫相關(guān)的基因。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的之一是提供一種從沙冬青（Ammopiptanthus?mongolicus(Maxim.)Cheng?f.）中分離的?與低溫脅迫相關(guān)的基因。?

本發(fā)明目的之二是提供含有上述基因的表達載體以及含有該表達載體的宿主細胞。?

本發(fā)明目的之三是將所述的低溫脅迫相關(guān)基因應(yīng)用于提高或改善植物的低溫脅迫抗性或培育耐低溫或耐寒的植物新品種。?

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：?

一種從沙冬青（Ammopiptanthus?mongolicus(Maxim.)Cheng?f.）中分離的與低溫脅迫相關(guān)的基因，其cDNA序列為（a）、（b）或（c）所示:?

（a）、SEQ?ID?No.1所示的核苷酸；?

（b）、編碼SEQ?ID?No.2所示氨基酸的核苷酸；?

（c）、與SEQ?ID?NO:1的互補序列在嚴謹雜交條件能夠進行雜交的核苷酸，該核苷酸所編碼蛋白質(zhì)的氨基酸為SEQ?ID?NO:2所示。?

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的從沙冬青中所分離的與低溫脅迫相關(guān)基因的cDNA序列為SEQ?ID?No.1所示的核苷酸。?

本發(fā)明目的之二是提供由上述與低溫脅迫相關(guān)基因所編碼的能夠提高植物低溫脅迫脅迫抗性的蛋白質(zhì)，其氨基酸序列為（a）或（b）所示:?

（a）、SEQ?ID?No.2所示的氨基酸；?

（b）、將SEQ?ID?No.2所示的氨基酸通過一個或多個氨基酸殘基的替換、缺失或/和插入而衍生得到的仍具有SEQ?ID?No.2所示能夠提高植物抗低溫脅迫功能或活性的蛋白變體。?