[发明专利]一种调节植物对干旱感应信号钙离子和激素脱落酸反应的基因

说明书

本发明公开了一种调节植物对干旱感应信号钙离子和激素脱落酸反应的基因，具体而言，涉及抗旱相关基因Sv4317的克隆及功能表达方式，通过材料的准备与处理、RNA的提取和cDNA的反转录，使用PCR进行克隆出抗旱Sv4317基因，将该基因通过转基因手段导入拟南芥野生植物中，通过筛选抗性苗最终的到T₃代纯合苗，将转基因植物与野生型对照植物进行不同元素表型分析，可以发现转基因植物对于矿质元素钙和干旱激素ABA有较敏感的表型。

技术领域

本发明属于植物生物技术领域。沙地柏属于强旱生和耐土壤养分贫瘠植物，广泛应用于我国北方荒漠化地区防风固沙生态工程中。本发明首先利用基于Illumina Solexa技术平台，对沙地柏根RNA进行了高通量转录组测序。因为钙是植物感应和抵抗逆境最重要的信号分子，我们对沙地柏转录组中有编码钙结合蛋白的基因进行了梳理。进一步对其中序列代号是Sv4317的基因进行深入分析和研究。生物信息学发现Sv4317可能编码一个Ca转运蛋白。为了明确这个基因的功能，我们通过基因工程的方法，将这个基因在模式植物拟南芥中进行了表达。对转基因拟南芥进行表型分析发现，含有Sv4317基因的拟南芥植物，相对于不含有这个基因的正常植物，表现出对低钙和低浓度干旱感应激素脱落酸(ABA)超敏感的现象。这说明Sv4317具有调节植物对干旱感应信号钙离子和干旱感应激素脱落酸反应的功能，具有应用到调节作物对这两种干旱相关信号感应的、遗传育种工作中的潜力。

背景技术

沙地柏(Sabina vuLgaris.)，又名叉子圆柏、新疆圆柏，主要分布于内蒙古、陕西、新疆、宁夏、甘肃、青海等地。主要培育基地有江苏、浙江、安徽、湖南等地。沙地柏能忍受风蚀沙埋，长期适应干旱的沙漠环境，是干旱、半干旱地区防风固沙和水土保持的优良树种。喜光，喜凉爽干燥的气候，耐寒、耐旱、耐瘠薄，对土壤要求不严，不耐涝，在肥沃通透土壤成长较快。适应性强，扦插宜活，栽培管理简单，这种生命力坚强的常绿植物在北方绿化和造林中具有举足重轻的作用，所以研究沙地柏，对于野生植物抗旱相关基因的开发和利用具有重要意义。目前对于沙地柏的研究主要集中在生理和生态特性方面，在关于其抗旱基因的克隆及利用方面均无报道。

我国植物分子育种能力同发达国家差距巨大，拥有自主知识产权的抗逆基因是世界植物分子育种领域竞争的焦点。对于植物抗逆基因的开发及利用，目前的研究主要集中于模式植物拟南芥或水稻、小麦等作物中，缺乏对野生植物体内丰富的抗逆基因的挖掘。本发明正是利用ILLumina公司的高通量测序技术，对我国北方荒漠化地区防风固沙首选树种沙地柏进行转录组测序，获得了一种经自然环境长期筛选出的抗旱相关基因Sv4317。

发明内容

本发明的目的是的利用分子克隆技术，对抗旱基因Sv4317进行克隆，最终得到用于基因表达的表达载体，从而使该基因导入到拟南芥野生植物中并在野生植物体内表达，再通过表型分析进一步验证该基因的功能。

本发明的实施方案是选用苗木基地的沙地柏为实验材料，采用ILLumina SoLexa转录组高通量测序的方法，获得沙地柏抗旱相关基因Sv4317的核苷酸序列，通过对序列的分析设计引物，再通过分子克隆技术获得该基因，并将其导入到拟南芥中，最终获得转基因植株，通过对转基因植株进行表型分析了解基因的生物学功能。

本发明的一个目的在于提供新的沙地柏抗旱相关基因，定名为Sv4317，其序列为SEQ No：1的序列。

本发明涉及一种在沙地柏根内表达量较高的基因，名称为Sv4317，其核苷酸序列如序列表中SEQ NO：1或SEQ NO：2所示，其编码的728个氨基酸序列，如序列表中SEQ NO：3所示。

具体地说，本发明提供了含有下述序列之一的分离的多核苷酸：

(1)序列表中的SEQ NO：1或SEQ NO：2

(2)与序列表中的SEQ NO.1或SEQ NO.2限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列；