[发明专利]玉米耐低温基因ZmCIPK10.1在提高植物抗寒性中的应用

说明书

本发明涉及玉米耐低温基因ZmCIPK10.1在提高植物抗寒性中的应用。本发明首次揭示了玉米耐低温基因ZmCIPK10.1参与正调控玉米抗寒性。在玉米中过表达ZmCIPK10.1基因，可增强转基因玉米的耐低温能力。本发明提供的ZmCIPK10.1基因及其编码蛋白为培育耐低温玉米新品种提供了宝贵资源，同时为研究玉米应答低温胁迫的机制和抵御不利环境的分子机理奠定理论基础。该基因可用于培育耐低温植物新品种，具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及基因工程和植物遗传育种领域，具体地说，涉及玉米耐低温基因ZmCIPK10.1在提高植物抗寒性中的应用。

背景技术

玉米(Zea mays L)属于禾本科玉蜀黍属玉米，是重要的粮食作物和饲料作物，也是全世界总产量最高的农作物。玉米对寒冷非常敏感，特别是在早期自养生长阶段。低温下，玉米C4和卡尔文循环中酶的活性降低，抑制光合作用因，促进了耗散机制，影响了玉米叶片的抗氧化防御。寒冷胁迫会影响叶绿体和分生组织的发育，对后期生产造成不可弥补的损害。玉米耐寒性的生理机制仍然很大程度上未知，但近年来，首次发现了玉米幼苗耐冷QTL。利用转基因技术可以将内源或外源的抗逆基因导入需要改良的玉米遗传物质中，并使其后代表现出稳定遗传的抗逆能力。这可能有助于最终解开寒冷耐受的机制。

发明内容

本发明的目的是提供玉米耐低温基因ZmCIPK10.1在提高植物抗寒性中的应用。

本发明构思如下：通过对编码玉米内响应调节子的基因ZmCIPK10.1(全称为CBL-Interacting Protein Kinase)的研究，发现过表达该基因的转基因植株较野生型植株具有明显抗低温的表型。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供玉米耐低温基因ZmCIPK10.1或含有该基因的生物材料在提高植物抗寒性中的应用。

ZmCIPK10.1属于CIPK家族的蛋白激酶，通过与类钙调磷酸酶B蛋白CBL相互作用。玉米ZmCIPK10.1基因由1828个碱基组成，该基因的读码框为自5’端第149位到第1828位碱基。该基因读码框只由11个外显子组成。

本发明中涉及的基因ZmCIPK10.1为编码如下蛋白质(a)或(b)的基因：

(a)由SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)SEQ ID NO:2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由(a)衍生的蛋白质。

具体地，ZmCIPK10.1基因的cDNA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表达相同功能蛋白质的核苷酸序列；或iii)在严格条件下与SEQ ID NO:1所示序列杂交的核苷酸序列。

本发明中，所述植物包括单子叶植物或双子叶植物，优选玉米、水稻、小麦、棉花、大豆等。

所述生物材料包括但不限于重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、噬菌体载体、病毒载体、工程菌或非可再生的植物部分。

第二方面，本发明提供获得具有抗寒性的植物的方法，所述方法包括：

1)使植物包含玉米耐低温基因ZmCIPK10.1；或

2)使植物过表达玉米耐低温基因ZmCIPK10.1。

所述方法包括但不限于转基因、杂交、回交、自交或无性繁殖。

进一步地，过表达基因ZmCIPK10.1的方法选自以下1)～4)，或任选的组合：

1)通过向植物中导入具有所述基因ZmCIPK10.1的质粒；