[发明专利]玉米ATP结合盒转运体蛋白E2基因ZmABCE2及应用

说明书

玉米ATP结合盒转运体蛋白E2基因ZmABCE2及应用属分子生物学和生物技术领域，ZmABCE2的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示；一种耐冷玉米自交系ATP结合盒转运体蛋白E2，由ZmABCE2基因编码，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示；一种植物表达载体，含有耐冷玉米自交系W9816ATP结合盒转运体蛋白E2基因ZmABCE2；构建了植物表达载体并转化拟南芥，通过干旱胁迫后观测转基因拟南芥的表型、根长、萌发率等生命状态，结果显示耐冷玉米自交系W9816ATP结合盒转运体蛋白E2基因ZmABCE2可提高拟南芥的耐旱性。

技术领域

本发明属于分子生物学和生物技术领域，具体涉及一种耐冷玉米自交系W9816ATP结合盒转运体蛋白E2基因ZmABCE2及其在抗旱基因工程方面的应用。

背景技术

作物经常会受到各种各样的非生物胁迫，例如干旱、盐、低温等，严重制约了作物的种植区域，甚至导致产量下降。玉米已被证明是对环境最具适应性的作物之一。但玉米生长发育及产量依旧会受到多种非生物胁迫的影响。其中，干旱是影响玉米产量的主要非生物胁迫之一，当玉米遭受长时间干旱胁迫时，会导致玉米植株生长发育减缓、叶片失水萎蔫，甚至死亡，最终导致玉米产量下降。

ATP结合盒转运体蛋白(ATP-binding cassette transporters,ABC)存在于所有生物体中，是已知的最大蛋白家族之一。实际上，在原核生物中，ABC家族基因占基因组的1-3％。酵母和人类基因组分别编码30和48个ABC蛋白。相比之下，在拟南芥等植物中，已有100多个基因可以编码ABC蛋白。ABC蛋白数量的增加和功能多样化与植物的固着性以及适应不断变化的陆地环境是相一致的，也与植物进化过程中全基因组复制的历史相一致。

ABC蛋白结构通常分为跨膜结构域(TMDs)和核苷酸结合域(NBDs)。真核生物中，大部分ABC蛋白同时具有跨膜结构域TMD和核苷酸结合域NBD，构成完全蛋白，而在原核生物中其可被分为单肽。此外，ABC蛋白存在同源二聚体或异源二聚体，其中包含一个跨膜结构域TMD和一个核苷酸结合域NBD，或者仅由融合的核苷酸结合域NBD组成。ABC蛋白中的TMD属于一种特殊的转运体亚型，在远古物种中表现为相似的膜拓扑，每个TMD通常包含6-10个跨越细胞膜的α-螺旋，能生成一个可从细胞质或细胞外空间进入的孔隙。

目前已有文献表明ABC转运体对盐胁迫有一定的抗性。拟南芥核糖核酸酶L抑制因子家族(RLI/ABCE)是ABC转运蛋白家族中的一类可溶性蛋白，AtRLI2在RNA沉默过程中可作为一种内源抑制因子，抑制特定基因的表达，而这种调控作用发生于局部和系统水平，但还未见利用这些基因提高植物抗旱性的报道。

发明内容

本发明的目的在于：(1)提供了一种DNA序列，其是在耐冷玉米自交系W9816中克隆得到的编码ATP结合盒转运体蛋白E2基因，命名为ZmABCE2；(2)提供玉米ATP结合盒转运体蛋白E2基因ZmABCE2在拟南芥抗旱基因工程方面的应用。

在下文中将详细描述本发明。

(一)本发明提供了一种耐冷玉米自交系W9816 ATP结合盒转运体蛋白E2基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。

提取课题组自行培育的耐冷玉米自交系W9816三叶期叶片的RNA，反转录成cDNA为模板，以ZmABCE2-FP/RP为特异引物，采用RT-PCR技术对ZmABCE2基因进行克隆。将扩增产物进行电泳检测，在1815bp左右处有扩增条带，与预期目的基因大小相一致。将扩增产物的凝胶回收片段连接到pMD18-T载体上，转化Top10大肠杆菌感受态，将阳性的单克隆菌液进行Sanger测序，获得耐冷玉米自交系W9816ATP结合盒转运体蛋白E2基因ZmABCE2预期完整的开放阅读框(ORF)全序列。

耐冷玉米自交系W9816 ATP结合盒转运体蛋白E2基因ZmABCE2 ORF全长为1815bp，起始密码子为ATG，终止密码子为TAA，如SEQ ID NO:1所示。