[發(fā)明專利]擬南芥維生素B1合成酶基因AtTHI1在植物生長發(fā)育和抗干旱中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510868167.4
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105296533B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉;李春龍;王美;沈建霖;陳冬花
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/53;A01H5/00;A01H6/20
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

本發(fā)明公開了一種擬南芥硫胺素B1合成酶基因AtTHI1在植物生長發(fā)育和調(diào)控氣孔運(yùn)動及抗干旱中的應(yīng)用。經(jīng)對其的綜合實(shí)驗(yàn)證實(shí)：AtTHI1的正常表達(dá)對植物的生長發(fā)育必不可少；同時(shí)，AtTHI1的過表達(dá)降低植物對脫落酸(ABA)促進(jìn)氣孔關(guān)閉過程的敏感性，使轉(zhuǎn)基因植株的離體葉片失水率降低，抗干旱能力增強(qiáng)。預(yù)示本發(fā)明的應(yīng)用將有助于改良植物的抗旱脅迫能力，對培育抗旱高產(chǎn)的作物新品種有重要的理論指導(dǎo)意義，對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有巨大應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種擬南芥維生素B1(VB1)合成酶基因的應(yīng)用，尤其涉及擬南芥維生素B1合成酶基因AtTHI1(Gene ID:835567)在植物生長發(fā)育和調(diào)控氣孔運(yùn)動及抗干旱中的應(yīng)用，屬于分子生物學(xué)、基因工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

通過生物信息學(xué)對已公布的擬南芥維生素B1合成酶基因AtTHI1基因序列(GeneID:835567)分析，表明其編碼維生素B1(VB1)合成代謝酶THI1。VB1又稱硫胺素(Thiamine)，是生物體內(nèi)一種重要的代謝物質(zhì)，其二磷酸鹽TDP是許多重要酶的輔因子。

已知的研究結(jié)果表明擬南芥維生素B1合成酶基因AtTHI1在植物保衛(wèi)細(xì)胞中大量表達(dá)。但是通過檢索和對已經(jīng)有AtTHI1基因序列的公布及VB1合成功能的分析，有關(guān)擬南芥維生素B1合成酶基因AtTHI1在植物生長發(fā)育和調(diào)控氣孔運(yùn)動及抗干旱中的應(yīng)用還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有研究的不足，本發(fā)明的目的是提供一種擬南芥維生素B1(VB1)合成酶基因AtTHI1在植物生長發(fā)育和調(diào)控氣孔運(yùn)動及植物抗干旱中的應(yīng)用。

本發(fā)明所述擬南芥維生素B1(VB1)合成酶基因AtTHI1在植物生長發(fā)育和調(diào)控氣孔運(yùn)動及植物抗干旱中的應(yīng)用。

其中：所述擬南芥硫胺素(VB1)合成酶基因AtTHI1核苷酸序列見Gene ID:835567，所述植物優(yōu)選是十字花科植物，所述十字花科植物優(yōu)選是擬南芥、芥菜、油菜、白菜或甘藍(lán)。

本發(fā)明首先驗(yàn)證AtTHI1基因的表達(dá)突變體CS3573和CS3590為有效突變，通過生長實(shí)驗(yàn)，證明AtTHI1的正常表達(dá)對植物的生長發(fā)育必不可少(結(jié)果見圖1)。然后根據(jù)已公布的AtTHI1基因核苷酸序列(Gene ID:835567)，通過RT-PCR技術(shù)從擬南芥中克隆基因AtTHI1。利用得到的基因片段構(gòu)建植物表達(dá)載體pSTART-THI1，經(jīng)過分子學(xué)和遺傳學(xué)操作獲得AtTHI過表達(dá)植株(命名為THI1-OE-8、THI1-OE-14)。經(jīng)氣孔運(yùn)動、離體葉片失水、植物抗干旱等生理性狀分析，闡明AtTHI1的過表達(dá)降低植物對脫落酸(ABA)促進(jìn)氣孔關(guān)閉過程的敏感性，使轉(zhuǎn)基因植株的離體葉片失水率降低，抗干旱能力增強(qiáng)(結(jié)果見圖2、圖3)，進(jìn)一步證實(shí)擬南芥維生素B1(VB1)合成酶基因AtTHI1在調(diào)控氣孔運(yùn)動及植物抗干旱中的應(yīng)用。

本發(fā)明首次闡明了擬南芥維生素B1(VB1)合成酶基因AtTHI1在植物生長發(fā)育和調(diào)控氣孔運(yùn)動及植物抗干旱中的應(yīng)用，為利用AtTHI1基因調(diào)控氣孔的張開和閉合以實(shí)現(xiàn)調(diào)控植物體內(nèi)的保水性及抗干旱能力奠定了基礎(chǔ)，預(yù)示本發(fā)明的應(yīng)用將有助于改良植物的抗旱脅迫能力，對培育抗旱高產(chǎn)的作物新品種有重要的理論指導(dǎo)意義，對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有巨大應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1：AtTHI1突變體影響植物生長發(fā)育

在正常培育條件下(無VB1添加)，AtTHI1突變體(CS3573，CS3590)生長10天的小苗真葉發(fā)生白化，后期枯萎，不能完成正常的生長周期；外源添加VB1的條件下，AtTHI1突變體(CS3573，CS3590)可以保持正常的生長，30天后，同野生型(Col-0)保持一樣的生長狀態(tài)。說明AtTHI1在植物體內(nèi)VB1合成過程中起到重要的作用，發(fā)生突變后會導(dǎo)致植物條件性致死。

圖2：AtTHI1過表達(dá)植株離體葉片失水率降低。