[发明专利]一种牡丹PsRD22基因及其应用

说明书

本发明公开了一种在花芽低温休眠解除过程中持续高表达的基因PsRD22及其编码的蛋白，且进一步设计了该基因的表达分子标记GYRD，首次实现了通过表达分子标记来辅助低温催化牡丹技术；同时通过实验证明了该基因所编码的蛋白能够显著提高植物对干旱胁迫的耐性，为牡丹抗逆育种提供了优秀的候选基因。

技术领域

本发明属于植物分子生物学、植物基因工程和生物技术领域，涉及一种植物休眠解除响应和抗逆的基因，尤其涉及一种牡丹PsRD22基因及其应用。

背景技术

牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)是中国特有的传统名花，也是世界著名花卉，叶形秀丽，花大色艳，有“花中之王”之美誉。牡丹属芍药科芍药属多年生落叶亚灌木，共有8个原种，分为革质花盘亚组和肉质花盘亚组，均原产于中国。中国既是世界牡丹野生种的原产地和分布中心，也是世界牡丹园艺品种的栽培中心(王莲英，袁涛，《中国牡丹与芍药》，北京金盾出版社，1999)。

牡丹产业的发展需要科学理论和技术的支撑和指导。牡丹催花是牡丹产业化的关键技术之一，并且日趋完善。牡丹催花技术是通过人为创造条件使牡丹在自然非开花时节开花的技术。自唐朝开始，就有人尝试牡丹的低温催花。经过1000多年的不断总结与发展，人们已经总结出一套传统的牡丹低温催花技术。但是由于对牡丹花芽内休眠解除机理的认识不足，往往不能彻底打破花芽内休眠，致使花蕾发育不良，造成开花不正常、有花无叶、花小叶小、花期短甚至催花失败(赵海军，张万堂，郑国生等.牡丹深休眠特性和解除方法.山东林业科技，2000，5：44-46)。对牡丹休眠解除过程中关键基因的分析可以从本质上了解牡丹的休眠解除机理，为推进牡丹催花产业奠定基础。

干旱应答蛋白RD22(Dehydration-responsive protein)是一种被广泛用于检测植物对逆境胁迫响应的标记。最近，RD22被发现在植物休眠过程中也起重要作用。RD22基因是由Yamaguchi-Shinozaki等利用差异显示技术首先从干旱处理的拟南芥中克隆出的9个脱水诱导蛋白基因，命名为RD基因。RD基因家族有很多成员，从干旱、低温、盐胁迫处理的拟南芥中就发现大量的RD基因。

使用ABA诱导可检测RD22基因的mRNA，表明RD22基因mRNA的转录可由内源ABA诱导。Northern blotting分析结果表明，RD22基因的表达受盐和水分胁迫诱导，而与冷和热胁迫无关(Kazako YS,Masahiro K,Satomi U,et al.Molecular cloning andcharacterization of 9cDNAs for genes that are responsive to desiccation inArabidopsis thaliana:sequence analysis of one cDNA clone that encodes aputative transmembrane channel protein[J].Plant Cell Physiol,1992,33(3):217-224)。RD22蛋白是包含BURP结构域蛋白家族成员。BURP结构域是由Hattori等界定的氨基酸序列基序。BURP蛋白家族的命名来源于4个具有代表性的成员BNM2、USPs、RD22、PG1蛋白的首字母。目前，发现该结构域仅存在于植物蛋白中，含BURP结构域的蛋白质的氨基酸序列有4个共同特征：N端有一个约20个氨基酸的疏水区，多为信号肽；短保守片段或其他短片段；对于某些BURP-domain类蛋白，还有各自不同的重复序列；C-末端为BuRP结构域。

牡丹的遗传背景比较薄弱，对RD22的深入了解可以丰富该物种的生物信息学资源，拓展牡丹分子生物学研究领域，对研究牡丹在特殊生境中的遗传机制有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牡丹花芽低温休眠解除响应和抗逆基因PsRD22及其编码的蛋白。