[发明专利]荠菜冷诱导COR15a基因及其在改良植物的抗寒性中的应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种荠菜冷诱导基因COR15a(CbCOR15a)及其制备方法，还涉及该基因的重组质粒，并将其应用于植物逆境基因特别是用于植物抗寒基因的遗传转化，达到提高植物抗寒性的目的。

背景技术

植物对环境变迁及不良环境有足够的适应性和抵抗能力，这种抗逆性既受系统进化的遗传基因型控制，又受个体发育中的生理生态因素制约。温度作为重要的环境因子之一，限制植物的分布及生长和产量，对植物生长发育起着决定性作用。低温寒害不仅是农业生产中一种严重的自然灾害, 亦是影响植物由南向北移动的一个非常重要的限制因素。冷驯化是通过低温诱导植物形成抗冷力的过程。近年来的研究发现植物中的冷调节蛋白 (cold regulated proteins，CORPs) 和冷驯化蛋白 (cold acclimation proteins, CAIPs) 是植物在冷驯化下产生的特异性蛋白质，他的最大特点在于其能够保护植物在低温和干旱时避免受伤害，该蛋白可以避免细胞的过度失水对植物造成伤害 (Mohapatra SS, Wolfraim L, Poole RJ, Dhindsa RS. Molecular cloning and relationship to freezing tolerance of cold-acclimation-specific genes of Alfalfa. Plant Physiol, 1988, 89:375-380; Gilmour SJ, Artus NN, Thomashow MF. cDNA sequence analysis and expression of two cold-regulated genes of Arabidopsis thaliana. Plant Mol Biol 1992, 18: 13-21)。由于冷调节蛋白的功能和特性的研究，使得人们通过生物技术的手段培育抗寒植物成为可能。目前在植物中已发现了多种冷调节蛋白，但不同植物之间及同一植物内部，不同的冷调节蛋白的氨基酸组成、序列、重复单元、重复次数、空间结构、组织特异性分布等方面均表现出一定程度的差异性，它们的组成与结构也呈现出多样性和复杂性。COR15a基因是从拟南芥中分离出来的冷调节蛋白基因，是目前研究最多的基因之一。COR15a在低温诱导下表达后，可增加质膜的晶体稳定性，增加其原生质体的抗寒性 (Anus NN, Uemura M, Steponkus PL, Gilmour SJ, Lin C, Thomashow MF. Constitutive expression of cold-regulated Arabidopsis thaliana COR15a gene affects both c chloroplast and protoplast freezing tolerance. Proc Natl Acad Sci USA, 1996, 93:13404-13409)。

荠菜 (Capsella bursa-pastoris)是一种1或2年野生的草本植物，平铺地面，喜阴，在南方是处处可见的一种可食用蔬菜，属于十字花科 (Cruciferae)、荠菜属 (Capsella)，在低温条件下能够正常生长发育并结实。本发明所涉及的荠菜冷调节基因 (CbCOR15a) 是从荠菜叶片的总RNA中克隆得到的。目前尚未发现有关荠菜冷调节基因CbCOR15a的研究和利用该基因培育耐寒植物的相关报道。

发明内容

本发明的第一目的就是提供一种新的冷诱导基因 (Cbcor15a)，该基因是从荠菜中克隆到的，是植物在冷驯化下产生的高表达的蛋白质。

本发明的第二目的是提供一种新的冷诱导蛋白 (Cbcor15a)。

本发明的第三目的是提供这种荠菜冷诱导蛋白多肽和编码序列在利用转基因技术改良植物抗逆(耐低温)上的应用。

在本发明的一个方面，提供了一种分离出的DNA 分子，该分子包括：编码具有荠菜冷诱导蛋白质活性的多肽的核苷酸序列，所述的核苷酸序列与SEQ ID No. l中从核苷酸第1-674位DNA分子的核苷酸序列有至少70％的同源性；或者所述的核苷酸序列能在中度严紧条件下与SEQ ID No.1中从核苷酸第1-674位的核苷酸序列杂交。较佳地，所述的序列编码具有SEQ ID No. 2所示的氨基酸序列的多肽。更佳地，所述的序列具有SEQ ID No. 1中从核苷酸第1-674位的核苷酸序列。