[发明专利]柠条中一个新的抗旱耐寒基因CaDHN1

说明书

技术领域

柠条中一个新的抗旱耐寒基因CaDHN1，涉及一种植物脱水素及其编码基因，其功能是提高植物的抗旱耐寒性能，属于植物基因工程领域。

背景技术

各种非生物胁迫包括干旱、盐渍、低温等非生物逆境胁迫，是制约农作物、林草和蔬菜等生产发展的重要因素。我国的干旱、半干旱耕地共计5.7亿亩，占全国耕地面积的38％，我国每年因缺水造成粮食减产700-800亿公斤。培育和推广抗逆植物品种是提高其产量与质量，保证国家粮食安全和改善生态环境的最有效途径。虽然利用植物自身抗病基因和一些抗逆相关基因，在抗逆育种方面取得了一些进展。但目前可利用的抗逆相关基因资源有限，并且存在着抗逆品种不理想等问题，难以满足目前生产与生态改良的需求。近年来，有关植物抗逆反应机制特别是相关反应途径研究的进展以及基因工程技术的迅猛发展，为运用基因工程手段提高植物抗病性与抗逆性展示出诱人的前景。

植物在长期进化过程中发展了一系列应对生物胁迫和非生物逆境胁迫的反应机制，以保证其生长发育。大量研究结果表明，植物能通过基因感知和识别逆境胁迫信号，然后启动级联式的信号传导系统，进而诱导一系列下游的具有功能的抗逆基因表达。生物体的细胞能够对外界环境条件的变化做出相应的反应，植物的这种耐旱机制与胁迫条件下植物体内一系列基因的表达引起植物体内理化性质变化密切相关，其中LEA(lateembryogenesis abundant protein)基因是一类重要的抗旱基因]。认为在种子成熟以及抗逆生理过程中具有重要作用，所以近年来关于脱水素的研究发展很快，特别是逆境下脱水素对植物的保护作用引起了人们广泛的关注。脱水素基因的表达受到诸多因素的影响，与植物所处的环境以及其自身的生理状况有密切的关系。在不同的条件下表达的脱水素行使各自特定的功能，减小逆境和脱水过程对植物组织的伤害。脱水素K片段形成的双亲性a螺旋能使脱水素与部分变性蛋白质的疏水位点相结合，起到了类似于分子伴侣的作用，阻止蛋白质的进一步变性，对蛋白质起到保护作用。低温、干旱等逆境往往会破坏植物细胞自由基代谢的平衡，增加活性氧自由基的产生，进而引发或加剧膜脂的过氧化，造成细胞膜系统的损伤。有证据表明，脱水素能够清除植物细胞中的活性氧自由基，从而减轻植物所受的伤害。关于脱水素的作用机理、基因表达的调控等方面的研究将为其在实际生产中的应用奠定坚实的理论基础。结合转基因技术，将脱水素应用于提高作物的抗逆能力，减小灾害对农业的影响等方面具有广阔的前景。已有报道证明，含有柑橘脱水素基因的转基因烟草植株抵抗低温的能力明显高于一般植株。柠条是能在干旱盐碱和温差剧烈变化的干旱沙漠地区生长的灌木建群树种，在我国“三北”地区广泛分布。作为天然的抗逆性极强的典型植物，柠条的抗逆性已引起国际学术界的重视。研究、开发和利用柠条抗逆性基因资源，对于深入植物抗逆性机理以及定向培育抗逆植物新品种具有重要的价值。

发明内容

本发明的目的是提供柠条中的一种与抗性相关的脱水素及其编码基因，该基因首次在柠条中克隆，该基因的表达受干旱、寒冷诱导在抗寒和抗旱反应中具有调控作用。

本发明的名称即又为柠条脱水素。本发明所提供的脱水素来源于柠条，是LEA蛋白家族中的一个，是具有与序列表3氨基酸残基序列的蛋白质，或者是将序列表3氨基酸残基序列经过一个或者几个氨基酸残基的取代、缺失或者添加且具有与序列表中的氨基酸残基序列相同活性的由序列衍生的蛋白质序列，表中氨基酸残基序列是由243个氨基酸残基组成的蛋白质，分子量约26.84KD，等电点6.7。基因全长1165bp，开放阅读框从106位到837位计731bp，拥有序列1所示的全长DNA序列和序列2所示的完整读码框。

本发明的主要创新之点在于：

(1)首次从柠条中克隆了脱水素基因；

(2)经过BLAST，该转录因子与豌豆脱水素的氨基酸相似性34％，该蛋白含有2个Y结构域和一个K结构域，富含组氨酸和甘氨酸，是一个新脱水素基因。

具体实施方式

实施例1、拧条叶片全长cDNA文库的构建

柠条植株栽培培养钵中，于温室内培养，培养60天，进行干旱处理，至全株出现萎蔫取幼嫩叶片于液氮中速冻、研磨，TRIzole抽提总RNA，溶于水中。经mRNA纯化试剂盒处理得到mRNA。取mRNA进行逆转录反应，然后再合成第二链。均一化后与pDNR-LIB载体连接(具体步骤详见Creator^TMSMART^TM cDNA Library Construction Kit(Clontech Cat.No.634903)并转化大肠杆菌。涂板得到单克隆，分别保藏。