[發明專利]一種棉花脫水素蛋白及其編碼基因與應用

有效

• 申請號: 201380074552.0
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN105051059B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 陳文華;孫超;何云蔚;崔洪志
• 申請（專利權）人: 創世紀種業有限公司
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/05;C12N15/29;C12N15/63;A01H5/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司11285
• 代理人: 屈靜

技術領域

本發明涉及植物蛋白及其編碼基因與應用，特別是涉及一個來源于棉花的脫水素蛋白dehydrin09及其編碼基因，以及其在培育耐旱性提高的轉基因植物中的應用。

技術背景

脫水素是LEA蛋白中的一類，廣泛存在于植物的各個組織器官及植物胚胎發育后期。脫水素是植物在受低溫、干旱和高鹽等非生物逆境脅迫時合成的一類高親水性保護蛋白，具有保護核酸、胞內蛋白和膜結構免受損害的功能。許多研究已經證實在非生物脅迫下，植物脫水素的表達與積累和植物抗逆性之間存在著緊密的聯系。

非生物脅迫，如干旱、鹽漬、極端溫度、化學污染和氧損傷等能夠對植物的生長發育造成嚴重的危害，對作物產量造成極大損失，其中干旱對作物產量的影響，在諸多自然逆境中占首位，其危害相當于其它災害之和，是許多地區是農業發展的瓶頸。據統計，世界干旱、半干旱地區占陸地面積的34％；我國干旱、半干旱地區約占國土面積的52％，年受旱面積達200～270萬公頃，全國灌溉區每年缺水約30億立方米，因缺水而少收糧食350～400億公斤；特別是我國主要產糧區如華北、東北和西北，是我國缺水最嚴重的地區，春旱頻繁達到十年九遇。

由于植物的耐脅迫性大多屬于數量性狀，現有可利用的種質資源匱乏，采用常規育種技術改良植物脅迫耐性的難度相當大，培育出真正的耐脅迫品種就尤為困難。近年來，隨著對植物抗逆分子機理研究的不斷深入和分子生物學技術的迅猛發展，抗逆研究已經從生理水平深入到分子水平，促進了植物抗逆基因工程的發展。當植物在受到脅迫時會產生相應的應笞反應，來降低或消除給植株帶來的危害。植物的這種應答反應是一個涉及多基因、多信號途徑、多基因產物的復雜過程。這些基因及其表達產物可以分為3類：(1)參與信號級聯放大系統和轉錄控制的基因及產物；(2)直接對保護生物膜和蛋白質起作用的基因及其表達產物；(3)與水和離子的攝入和轉運相關的蛋白質。近年來，通過轉基因技術提高植物對脅迫耐受能力的研究，以及對具有脅迫耐受能力的農作物、旱生植物和鹽生植物的研究都取得了顯著的成果，對脅迫相關基因和信號轉導系統也有了更進一步的了解(Liu Q.1998.Two transcription factors，DREB1and DREB2，with an EREBP/AP2 DNA binding domain，separate two cellular signal transduction pathways in drought and low temperature responsive gene expression，respectively，in Arabidopsis.Plant Cell，10：1391-1406；KANGJY.2002.Arabidopsis basic leucine zipper proteins that mediate stress responsive abscisic acid signaling.Plant Cell，14：343-357；ABEH.2003.Arabidopsis AtMYC2(bHLH)and AtMYB2(MYB)function as transcriptional activators in abscisic acid signaling.Plant Cell，15：63-78.)。

但就目前的研究狀況而言，由于其機制十分復雜，許多植物對逆境的生物化學和生理學上的響應機制仍有待深入研究。在抗逆應答基因的功能及表達調控方面的研究將為抗逆相關的信號傳遞途徑之間的聯系以及整個信號傳遞網絡系統的研究提供重要的基礎。

發明內容

本發明人利用SSH(抑制差減雜交)與RACE(cDNA末端快速擴增)相結合的方法克隆了棉花的一個脫水素蛋白(本文命名為dehydrin09)的編碼基因，并測定了其DNA序列。并發現將其導入受體植株并超量表達后，可顯著改善受體植株的耐旱性，而且這些性狀可穩定遺傳。

本發明第一方面提供棉花的一個脫水素蛋白dehydrin09的編碼基因(本文將其命名為Ghdehydrin09)，其核苷酸序列為SEQ ID NO：2。

本發明第二方面提供一種重組表達載體，其含有本發明第一方面所述的基因，其是通過將所述基因插入到一種表達載體而獲得的，其中所述基因的核苷酸序列與所述重組表達載體的表達控制序列可操作地連接；優選地，所述表達載體是pCAMBIA2300；優選地，所述重組表達載體為附圖2所示的rd29A-Ghdehydrin09-2300載體。