[發明專利]玉米CRR1蛋白及其編碼基因在調控玉米耐受低溫脅迫中的應用

有效

• 申請號: 201911421824.5
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113121663B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 楊淑華;曾榕;張曉燕
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 陳征

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體公開了玉米CRR1蛋白及其編碼基因在調控玉米耐受低溫脅迫中的應用。本發明發現在玉米中過表達CRR1基因，可增強植物的耐低溫能力。本發明克隆了CRR1基因，并構建過表達CRR1基因的轉基因植物，對獲得的轉基因玉米進行抗寒性分析發現，過表達CRR1能夠提高冷響應基因表達，使玉米獲得更強的低溫耐受能力。本發明為培育耐低溫植物新品種提供了新的基因資源，同時為研究玉米應答低溫脅迫的機制奠定一定的理論基礎。

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體地說，涉及一種玉米 CRR1蛋白及其編碼基因在調控玉米耐受低溫脅迫中的應用。

背景技術

玉米(Zea mays L.)是一種來自(亞熱帶)熱帶的作物。在上個世紀的后期，它的種植已經轉移到更高的地理緯度，但是在溫帶氣候地區擴大玉米種植仍然需要進行耐冷玉米基因型的培育。玉米對低溫的敏感性主要是由于光合作用和代謝物運輸的下降。玉米幼苗短期暴露于低溫度下會導致光合作用活性降低，隨后耗散機制和抗氧化系統的參與，影響同化物的輸運。轉基因技術可以把植物的抗逆基因導入需要改良的玉米遺傳物質中，并使其后代表現出穩定遺傳的抗逆能力，為農業生產提供優良品種資源。

因此，有必要提供一種玉米CRR1蛋白及其編碼基因在調控玉米耐受低溫脅迫中的應用以解決現有技術的問題。

發明內容

本發明的目的是提供玉米耐低溫基因CRR1及其編碼蛋白的應用。玉米CRR1與擬南芥中的ARR8同源性最高，但目前未發現擬南芥中的ARR8具有低溫表型。本發明通過對玉米冷相關基因CRR1 的研究，發現過表達該基因的轉基因植株較野生型植株具有明顯抗低溫的表型。過表達植株中，ZmDREB1基因表達量發生明顯上調。本發明的有益效果在于提供的CRR1基因為培育抗低溫植物新品種提供了基因資源。

本發明的目的是提供CRR1蛋白及其編碼基因在玉米抗寒中的應用。為發掘玉米抗寒相關基因，本發明篩選了轉基因過表達株系的玉米庫，并且觀察它們的表型，發現不同的過表達基因株系的表型各異，進一步發現過表達CRR1基因的若干株系，都表現為明顯的耐冷表型。

具體地，本發明對過表達玉米群體進行篩選，以葉片相對受傷面積為指標，進行低溫表型的初步篩選，對初篩有表型的過表達株系進行復篩，確定其低溫相關表型，通過查閱過表達信息表發現該株系過表達基因的基因號為GRMZM2G040736，進一步根據gramene網站上的基因注釋確定為玉米響應調節子CRR1，統一比對發現CRR1 屬于A型響應調節因子，但其功能未見任何報道。通過本發明研究確定CRR1基因可能為玉米抗寒的關鍵基因。為了實現本發明目的，本發明提供了玉米耐低溫基因CRR1，通過在玉米中過表達CRR1基因，獲得抗低溫的轉基因植物。

本發明中涉及的玉米CRR1蛋白的cDNA序列為：i)SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；或ii)SEQ ID No.1所示的核苷酸序列經取代、缺失和/或增加一個或多個核苷酸且表達相同功能蛋白質的核苷酸序列；或iii)在嚴格條件下與SEQ ID No.1所示序列雜交的核苷酸序列。

玉米CRR1 cDNA由783個堿基組成，序列如SEQ ID No.1所示。該基因的讀碼框為cDNA自5’端第74位到第783位堿基。該基因讀碼框只由1個外顯子組成。由玉米CRR1基因編碼的氨基酸序列如 SEQ ID No.2所示。

本發明所述的玉米CRR1蛋白具有以下任意一種氨基酸序列：

1)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列；或

2)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列經過一個或多個氨基酸殘基的替換、缺失或插入獲得的具有相同功能蛋白的氨基酸序列。

應當理解，本領域技術人員可根據本發明公開的氨基酸序列，在不影響其活性的前提下，取代、缺失和/或增加一個或幾個氨基酸，得到所述蛋白的突變序列。