[发明专利]拟南芥基因ROI1在植物抗高温胁迫方面的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种拟南芥基因ROI1的应用，尤其涉及该基因ROI1在植物 抗高温胁迫方面的应用，同时，还涉及该基因ROI1在培育抗高温胁迫转基因 植物品种方面的应用，属于基因工程领域。

背景技术

环境温度的变化则是植物必须经常面对的环境胁迫因子之一，温度过高 会严重影响到植物的生长发育以及正常的生理生化过程，是限制农业生产的 重要不利因素，比如每年因干热风等高温胁迫造成农业的大量减产。植物在 长期的进化过程中形成了一套抵御高温胁迫的信号转导调控机制，热激蛋白 和热激转录因子参与的调控反应，在植物抗高温胁迫反应中起着关键的作用； 高温胁迫信号转导过程中，热激信号通过不同的途径传递给HSFs，激活HSFs 的转录活性，被激活的HSFs可与HSPs基因上游的特异的序列结合，调节 HSPs的表达和蛋白的积累，具有分子伴侣作用的HSPs可以提高植物的抗高 温反应能力。

Ca²⁺、H₂O₂、ABA和水杨酸等信号转导系统在植物细胞中广泛存在，它 们也参与调节植物抗高温胁迫反应。在高温胁迫条件下，植物体迅速产生并 积累H₂O₂，并伴随着高温胁迫相关基因的被诱导和表达；HSFs可以感受H₂O₂信号和启动热激反应，H₂O₂处理可以增加植物的抗高温胁迫反应，因此，认 为H₂O₂很可能是继HSFs和HSPs之后的重要热激调节分子。但是人们对整个 过程的认识还是不系统、不完善的，中间还存在很多盲区。随着新的研究手 段的建立和相关突变体的筛选和分离，为人们认识植物抗高温胁迫的反应机 制提供了新的支持和研究思路。

高温胁迫往往伴随着干旱和脱水反应，气孔开度变化调节着植物水分的 蒸腾散失和参与植物调节植物的抗高温胁迫反应。植物叶片水分散失带走叶 片表面的热能，引起叶片温度的改变。远红外成像技术可以测定植物叶片表 面微弱的温度变化，该技术的快速、高效和非侵入检测的特点，为大规模筛 选与气孔运动调节相关的突变体研究提供了有效技术保障。其中用此方法筛 选得到的ost1和ht1突变体，为认识干旱反应过程中的ABA和H₂O₂信号转导机 制和CO₂调节的气孔反应过程提供了遗传学的证据，也为分离和鉴定与植物气 孔运动调节相关抗逆信号分子提供了新的思路。

有实验表明，蚕豆气孔的开度随着环境温度的变化而变化，随着环境温 度变化，植物气孔发生快速的关闭反应，并可诱导保卫细胞质膜内向K⁺通道 开放和外向K⁺通道关闭，因此，高温胁迫和气孔开度之间存在一定的调节关 系。有关高温与气孔开度变化的机制的证据目前还很少，可能的原因也许是 由于不同温度气孔的反应不一致。这种高温胁迫和气孔开度之间的复杂关系 正是需要我们去认识和研究的内容。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种拟南芥基因ROI1在植物抗高温胁迫方面 的应用，以拓展基因ROI1的应用范围。

同时，本发明的目的还在于提供一种拟南芥基因ROI1在培育抗高温胁迫 转基因植物方面的应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种超表达拟南芥基因 ROI1在植物抗高温胁迫方面的应用。

所述的基因ROI1为OST1基因的同源基因，在Genebank中的编号为 AT3G33950，该基因的CDS长度为1089bp，编码362个氨基酸的蛋白，该 蛋白为一个蛋白激酶，ROI1蛋白主要分布在保卫细胞的细胞核内，ROI1和 HSFs之间存在相互作用，这种作用与激酶活性和热激转录调节有关。

同时，本发明的技术方案还采用了一种超表达拟南芥基因ROI1在培育抗 高温胁迫转基因植物方面的应用，将ROI1基因或其中部分片断，以及通过替 换、增减碱基后连接到不同种类载体上，以及通过不同的表达载体转化获得 抗高温相关的转基因植物。如构建由CaMV35S启动子控制的超表达ROI1 转基因植株，比较分析转基因植株的表型和ROI1基因的生物学功能，从分子 水平上揭示H₂O₂、气孔和热激反应的关系。