[发明专利]基因CKX2和CKX3在提高植物抗寒能力中的应用

说明书

本发明公开了基因CKX2和CKX3在提高植物抗寒能力中的应用，所述基因CKX2和CKX3来源于哥伦比亚生态型拟南芥，其cDNA的核苷酸序列分别如SEQ ID NO:1和2所示。本发明为培育耐低温植物新品种提供了基因资源，具有较好的潜在应用价值，为研究植物应答逆境信号的机制和耐受不利环境的分子机理奠定理论基础。

技术领域

本发明涉及基因工程及分子生物学领域，具体地说，涉及基因CKX2和CKX3在提高植物抗寒能力中的应用。

背景技术

在自然和农业生产条件下，植物不断遭受各种来自生物与非生物胁迫。人们已掌握的科学技术手段能够有效克服，如土壤营养缺乏，缺氧，病原菌侵染和杂草竞争等一些逆境环境因素。近年来随着全球气候异常，极端温度对植物的不利影响日渐凸显。2008年我国南方经历了一场历史罕见的低温冰冻灾害，连续的冰冻天气给农业生产造成了巨大的影响。全国受灾面积达1.5万hm²，直接经济损失大1590亿元，远超同年由干旱，洪涝及风雹等灾害造成的危害。

由于灾害的无法预知性和较高的防护成本，目前在实际生产中还没有有效的科学技术手段应用于预防极端温度对作物的危害，因此获得抵御灾害环境胁迫能力的优良农艺性状作物品种，在农业生产中有重要的实际应用价值。为此，人们一直致力于研究植物耐受低温的分子机制，旨在为作物抗逆工程、培育作物抗冷抗旱品种提供重要的理论依据。在逆境条件下，植物激素能够调控植物生长发育，影响多种代谢途径及逆境响应基因的应答过程，使植物从形态、生化及细胞水平来适应不断变化的外界环境。细胞分裂素是在植物根部产生的异戊烯腺嘌呤类物质，与生长素协同作用共同调控着植物组织和器官的生长和分化。长久以来人们利用细胞分裂素来促进植物细胞增多，延缓植物的衰老及诱导愈伤组织的分化。近年来由研究发现，细胞分裂素在植物对逆境的响应过程同样具有重要的生理功能。

拟南芥中存在一条不可逆的细胞分裂素代谢途径。这条途径由细胞分裂素氧化酶(cytokinin oxidase/dehydrogenase,CKX)参与，能够将有活性的细胞分裂素降解。拟南芥中发现7个编码细胞分裂素氧化酶的基因AtCKX1-7。过量表达CKX基因的转基因植物种子明显增大。在水稻中，一个主要QTL基因OsCKX2对水稻的产量具有重要的作用。而在转基因烟草和拟南芥的根中特异过量表达CKX基因，能显著促进根系生长发育和抗旱能力。2007年研究人员发现，外源施加细胞分裂素能够大大提高向日葵的抗旱能力；同时，过表达AtCKX能够促进拟南芥根系的生长同样能提高植物对干旱逆境的耐受能力。2010年研究发现，拟南芥中细胞分裂素受体AHK2,3的单突和多突变体表现出很强的对低温耐受能力，说明在植物响应低温逆境的过程中，细胞分裂素的信号途径具有负调控作用。尽管CKX基因已经成为作物分子遗传改良的重要靶点，但是其在植株响应低温逆境过程中的作用目前还未见报道和应用。

发明内容

本发明的目的是提供基因CKX2和CKX3在提高植物抗寒能力中的应用。

为了实现本发明目的，本发明提供的基因CKX2和CKX3在提高植物抗寒能力中的应用，所述基因CKX2cDNA的核苷酸序列为：

i)SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；或

ii)SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且具有相同功能的核苷酸序列；或

iii)在严格条件下与SEQ ID NO:1所示序列杂交且具有相同功能的核苷酸序列，所述严格条件为在含0.1％SDS的0.1×SSPE或含0.1％SDS的0.1×SSC溶液中，在65℃下杂交，并用该溶液洗膜；或

iv)与i)、ii)或iii)的核苷酸序列具有90％以上同源性且具有相同功能的核苷酸序列。

所述基因CKX3cDNA的核苷酸序列为：

i′)SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列；或