[发明专利]大豆BI-1基因及应用

说明书

本发明公开了一个参与调控豆科植物共生结瘤的细胞凋亡抑制因子BI‑1基因，该基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO：1所述。并提供了该基因在调控豆科植物根瘤数目中的应用。本发明利用酵母双杂交技术在大豆根瘤AD‑cDNA文库中筛选，找到了一个新的与结瘤因子受体蛋白相互作用的蛋白，并且通过序列比对及功能预测等方法证实了该基因是一个细胞凋亡抑制因子基因；利用超表达技术研究了该基因在豆科植物百脉根中共生结瘤过程中的功能，结果表明该基因编码的蛋白参与共生结瘤过程，超表达后，根瘤数目明显增多，在豆科植物共生固氮上具有应用前景。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一个参与调控豆科植物共生结瘤的细胞凋亡抑制因子BI-1基因及应用。

背景技术

BI-1基因是1998年被克隆鉴定的细胞凋亡抑制因子，其蛋白产物可以抑制由Bax引起的细胞凋亡。BI-1蛋白包含6-7个跨膜结构域，C末端的亲水区域可能是蛋白互作的关键区段，其蛋白家族成员主要定位于哺乳动物和植物细胞的内膜，在高等植物和动物中具有很高的保守性。已有研究证明，BI-1基因能增强植物对低温、干旱、高盐、氧化胁迫等非生物胁迫与病原菌侵染等生物胁迫的耐受性。BI-1基因参与多种胁迫信号应答通路，位于信号通路网络中的关键节点。

目前关于细胞凋亡抑制因子BI-1基因功能的研究主要集中在模式植物拟南芥中，大豆中关于BI-1基因的分离和鉴定方面的研究较少，关于其在共生结瘤过程中的功能研究还未见报道。本发明通过酵母双杂交技术筛选到一个与结瘤因子受体激酶相互作用的潜在的细胞凋亡抑制因子BI-1。在豆科植物百脉根中超表达此基因后，结瘤数明显增多，根瘤菌侵染表型证实该基因促进根瘤的器官发生，正调控豆科植物的结瘤过程，进而在农业以及生态学上具有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一个参与调控豆科植物共生结瘤的细胞凋亡抑制因子BI-1基因。

本发明的再一个目的是提供该基因在调控豆科植物(百脉根、紫云英、苜蓿、大豆和花生等)根瘤数目中的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供的基因为一个分离的细胞凋亡抑制因子基因GmBI-1，其序列为SEQNO:1所示的核苷酸序列。

本发明所述的细胞凋亡抑制因子GmBI-1基因编码是蛋白质，其序列为SEQ NO:2所示氨基酸序列。

本发明以豆科植物大豆结瘤因子受体蛋白GmNFR1α的膜内激酶结构域为诱饵，通过酵母双杂交的方法筛选大豆根瘤AD-cDNA文库，对在营养缺陷性的酵母培养基的平板上长出的菌落通过回转验证后，对阳性转化子提取质粒并进行测序分析，得到该基因的全长。该基因由741个碱基组成，可编码246个氨基酸。可以采用PCR(polymerase chainreaction)技术，从基因组、mRNA和cDNA中扩增得到本发明的GmBI-1基因以及任何感兴趣的一段DNA或与其同源的一段DNA。

为了证明该基因在豆科植物中的表达情况，本发明通过Real-Time PCR分析GmBI-1基因在大豆接种根瘤菌前后根中的表达情况，结果表明GmBI-1基因在接种根瘤菌16天后表达量明显升高，从而证明了GmBI-1基因受根瘤菌的诱导表达。此外，选取5个大豆重要的发育时期(分枝期、开花期、果期、结荚期和收获期)对应的根瘤组织(接种后12、30、42、64和84天的根瘤)，通过Real-Time PCR分析GmBI-1基因在5个不同时期根瘤中的表达情况，结果表明GmBI-1基因在接种12天的根瘤中表达水平最高，从而证明GmBI-1在根瘤发育早期发挥作用。