[發明專利]玉米ZmPGIP?L基因及其應用

在審

• 申請號: 201710971958.9
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107502613A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 高勇;陳建民;梁恩興;張冬平;吳美琴;任小蕓
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明屬于作物遺傳育種領域，具體涉及玉米基因ZmPGIP-L的功能及其應用。

背景技術

植物不斷暴露在不利環境中，包括非生物脅迫如干旱，鹽度和低溫，以及由病原體和害蟲襲擊引起的生物脅迫(Lorenzo等，2001)。水稻(Oryza sativa) 是人類的主要糧食作物，世界人口的50％以上依賴于大多數糧食需求的水稻。與許多其他作物一樣，大量致病微生物在水稻中引起重要疾病，導致全球產量顯著下降，并威脅著全球糧食安全。稻瘟病(由真菌病原菌Magnaporthe oryzae 引起)和細菌性枯萎病(由細菌病原體黃單胞菌屬米曲霉引起)是最具破壞性的水稻病。

細胞壁是植物細胞用來反對病原體攻擊的第一個障礙。大多數真菌需要破壞這種障礙才能進入植物細胞，因此分泌了許多能夠降解細胞壁聚合物的酶。在這些酶中，多聚半乳糖醛酸酶(PG)是致病真菌分泌的酶之一，其分解植物細胞壁中的多聚半乳糖醛酸酯鏈并降解植物細胞壁。為了抑制病原體穿透細胞壁的能力，植物發展出各種與發病相關的蛋白質以阻礙侵襲過程。位于植物細胞壁的多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIPs)抑制由真菌分泌的PG并降低PG 的水解活性，因此延遲了作為植物細胞壁成分的寡聚半乳糖醛酸苷的水解。寡聚半乳糖醛酸苷的積累還可以誘導進一步的植物防御反應，例如植物抗毒素，乙烯，ROS，酚類化合物和酶的釋放。

PGIPs在防止真菌感染植物中起重要作用，被認為是植物中最重要的防御蛋白質之一。然而，PGIPs的作用在玉米中仍然知之甚少。

發明內容

本發明的目的是提供玉米基因ZmPGIP-L的序列及功能，并進一步公開了該基因的應用。

本發明通過對基因ZmPGIP-L在玉米受紋枯病表達模式判斷，該基因可能參與植物抗病途徑。根據該基因的序列設計引物，利用RT-PCR技術從玉米鄭單 958總cDNA中擴增得到ZmPGIP-L基因。利用農桿菌介導法轉化到野生型水稻植株中，并研究其在水稻體內的抗病功能，為ZmPGIP-L基因在其他植物上的應用提供了很好的基礎。

玉米ZmPGIP-L基因，其序列如SEQ ID NO.5所示。它所編碼的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示。

本發明所述的玉米ZmPGIP-L基因可用于植物轉化，提高水稻的抗紋枯病能力。

本發明還公開了一種提高水稻抗紋枯病的方法，即利用玉米ZmPGIP-L基因轉化目標植物，從而獲得轉基因植物。

所述的提高水稻抗紋枯病的方法，包括下述步驟：

(1)獲得玉米基因ZmPGIP-L核酸序列及氨基酸序列，

(2)用RT-PCR獲得玉米ZmPGIP-L基因片段，并將ZmPGIP-L基因片段連接到質粒載體上；

(3)利用轉化法將帶有ZmPGIP-L基因片段的質粒轉化農桿菌，

(4)將帶有轉化質粒的農桿菌轉化目標水稻，得到轉基因水稻。

本發明根據玉米基因組序列(NP_001147231.2)設計如下引物：

F：5'CAGGAAAGAGCAAGATGAAGAC 3'(SEQ ID NO.1)，

R:5'GCAAAGACAGAGGCAATAATAG 3'(SEQ ID NO.2)。

利用RT-PCR技術從玉米鄭單958總cDNA中擴增得到ZmPGIP-L基因全長 cDNA(開放閱讀框部分)。經測序表明為PGIP家族轉錄因子，ZmPGIP-L的全長cDNA為1026bp(SEQ ID NO.5)，編碼一個由341個氨基酸組成的蛋白(SEQ ID NO：6)。

本發明根據ZmPGIP-L基因的cDNA序列設計如下檢測引物：

F：5’-GCAGTCGCTACTCCATCGC-3’(SEQ ID NO.3)

R:5’-TCCTCGCATCCCACCAGAC-3’(SEQ ID NO.4)

檢測玉米經過PEG、NaCl、ABA和冷處理后體內ZmPGIP-L基因的表達情況。結果表明ZmPGIP-L受PEG、NaCl和冷誘導表達。