[发明专利]一种昆虫抗逆基因HaTPS及其应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种昆虫抗逆基因的克隆表达，特别涉及一种昆虫抗逆基因HaTPS及其在抗逆基因动植物中的应用。

(二)背景技术

高抗逆的植物在农业经济发展中占重要地位，却受到很多制约。人们希望通过转基因的方法获得高抗逆的植物，保证正常的农业生产等。昆虫和植物一样，在生长发育阶段中，受到胁迫压力或者在遭受胁迫的环境中，都能够诱导出一些特异的功能基因高表达，用于抵抗该种胁迫。这种基因的表达产物能够行使特定的生理功能，以利于昆虫和植物适应环境的变化，保护体内细胞的正常结果和功能。这也是一种生理遗传特性，表现为基因→蛋白质(酶)→代谢→生理功能的过程。对于昆虫这种特殊的动物来说，其具有非常特异的一种抵抗周围恶劣环境的作用，源于其具有一类特殊的物质-海藻糖，其具有多种功能，而且这种物质能够通过昆虫体内的TPS基因来合成。采用基因工程获得海藻糖的主要途径有两种，一是发酵提取途径，利用反应器发酵后，提取纯化该物质；二是表达分离提取途径，主要通过获得有活性的蛋白后，直接提供底物通过酶学方法获得海藻糖。

为了使外源基因在动植物体内有效发挥作用，同时又可减少对动植物的不利影响，近年来人们对特异性的抗逆基因的研究越来越重视。随着动植物许多功能基因研究的不断改进，现已分离了一些动植物根特异性表达基因和增强序列，这些基因序列能在动植物的特异部位表达。例如来自昆虫的抗冻蛋白(antifreeze protein)基因，尽管其表达水平很低但是根特异性的，在烟草侧根分化诱导过程中，在中柱鞘和内皮层中其启动子表现短时间活跃，特别是后期根发生组织细胞中活性强，属于组织特异性启动子。TPS是合成海藻糖的关键基因，将该外源基因导入植物内持续、高效的表达会提高植物的高抗逆、抗胁迫能力。

诱导表达是指动植物细胞由于环境的变化而导致相关基因的表达。动植物体内存在着一套防御机制来对付不良环境，在这个过程中，环境诱导相关的功能基因起着关键的作用。海藻糖对于维持昆虫正常生长发育具有重要作用。在环境胁迫下，最先受到影响的器官是表皮等组织，脂肪体是昆虫的基因合成和表达的重要器官。如果将诱导型特异性表达的抗逆基因应用于动植物抗胁迫基因工程中，使抗性基因在动植物中特异表达，这样就能使转基因动植物在获得抗性的同时，又不影响正常的生长发育，对抗逆、抗病虫的基因工程具有十分重要的意义。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种能够诱导表达的昆虫抗逆基因HaTPS，其在低温、高温等条件下大量高表达，能调控和提高昆虫的抗逆能力，该基因还能应用于植物抗逆基因工程。

本发明采用的技术方案是：

一种昆虫抗逆基因HaTPS，所述抗逆基因含有下列任意一组核苷酸序列：a、SEQ.ID.NO.1所示的核苷酸序列；b、与SEQ.ID.NO.1所示的核苷酸序列互补的序列；本发明也不排除对上述a或b所述序列进行一个或多个碱基的取代、缺失或修饰的核苷酸序列；或与上述a或b所述序列具有至少90％同源性的核苷酸序列。

进一步，所述的昆虫抗逆基因HaTPS优选为含有SEQ.ID.NO.1所示的核苷酸序列的基因。

一种昆虫抗逆基因HaTPS编码的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列为SEQ.ID.NO.2所示。

一种载体，所述载体含有所述的昆虫抗逆基因HaTPS。

一种重组细胞，所述的重组细胞包含所述的昆虫抗逆基因HaTPS或所述的载体。

进一步，所述的重组细胞优选为重组大肠杆菌细胞。

一种抗逆转基因的动物细胞组织或动物，所述的动物细胞组织或动物含有所述的昆虫抗逆基因HaTPS、所述的载体或所述重组细胞。

一种抗逆转基因的植物愈伤组织或植物，所述的植物愈伤组织或植物含有所述的昆虫抗逆基因HaTPS、所述的载体或所述重组细胞。

进一步，所述植物愈伤组织或植物优选为转基因烟草，所述动物组织或动物优选为转基因异色瓢虫。

所述的昆虫抗逆基因HaTPS在动物抗逆细胞工程中的应用，所述的应用为：将昆虫抗逆基因HaTPS置于启动子下游，构建表达载体，将载体导入动物细胞，获得抗逆性高的动物细胞，优选为所述的应用为昆虫抗逆基因HaTPS在粉纹夜蛾细胞Tn-Hi5中的应用：将昆虫抗逆基因HaTPS置于启动子下游，构建表达载体，将载体导入粉纹夜蛾细胞Tn-Hi5，得到高抗逆性粉纹夜蛾细胞，并对抗逆转基因异色瓢虫进行了高温、低温及饥饿的处理(见下图)，结果显示抗逆基因HaTPS高表达，大量合成海藻糖。