[发明专利]提高生物耐盐抗旱性能的抗逆功能体系AcSeDcDw及其应用

说明书

本发明利用合成生物学方法设计创建了一种具有提高宿主细胞抵抗高盐、干旱胁迫能力的功能体系AcSeDcDw。本发明构建了该抗逆功能模块的重组载体，通过农杆菌介导侵染转化的方法将其在模式植物拟南芥和油菜中整合重建。实验证明，所述功能模块在模式植物宿主细胞中表达后，能显著增强作物的耐高盐和抗干旱的能力，可用于农作物新品种抗逆性改良。

技术领域

本发明属于合成生物学领域，涉及一种多模块抗逆功能体系在提高生物抵抗干旱和高盐胁迫能力中的应用。

背景技术

土壤盐碱化和频繁干旱是全球农业最具破坏性的非生物胁迫，通过对种子萌发、植物生长发育、植物活力和作物产量的不利影响大幅降低农业生产力。基因工程策略为传统植物育种提供了一个可行的替代方案，现在在全世界范围内越来越广泛地用于培育耐盐品种。

进入新世纪以来，新一代合成生物学的原始创新与集成应用加快突破，全基因组设计育种技术促进传统农业品种升级换代，孕育新一轮农业科技革命和产业变革。

由于作物耐盐抗旱性是一个复杂的性状，同时受到多个基因和因素的影响。以往的实践已经表明，仅依靠单基因转化操作方式，对于培育提高植物耐逆性表现不佳，结果不理想。

合成生物学是对生物体以工程化的方式重新设计。因此，运用现代合成生物学设计方法，通过人工设计蛋白质功能元件、启动子，并通过多个基因组合方式，人工构建特异性响应高盐胁迫信号和干旱信号的应答功能模块，或有望能够创建出提高生物抵抗干旱和高盐胁迫的能力的抗逆功能体系。

发明内容

本发明的目的是创建一种能够提高生物抵抗干旱和高盐胁迫的能力的抗逆功能体系。

本发明利用现代合成生物学设计方法，通过蛋白质功能元件的人工设计、启动子的组织特异性和逆境响应设计，人工构建特异性响应高盐胁迫信号的应答功能模块、特异性响应干旱信号的应答功能模块和组织特异性高效抗逆功能模块，优化改造抗逆元件，组装形成智能响应定向表达的全新抗逆功能体系，命名为AcSeDcDw。

所述抗逆功能体系AcSeDcDw的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

通过如下研究，首次鉴定了抗逆功能体系AcSeDcDw具有提高模式植物抗旱耐盐能力，可用于新一代抗逆作物新品种的培育。

具体研究工作如下：

1、人工设计抗逆功能体系AcSeDcDw的构建

通过合成生物学设计逆境胁迫应答功能模块，设计构建特异性响应高盐胁迫信号的应答功能模块(SEQ ID NO.2)、特异性响应干旱信号的应答功能模块(SEQ ID NO.4)和组织特异性高效抗逆功能模块(SEQ ID NO.6)，组装形成智能响应定向表达的全新人工抗逆功能体系，命名为AcSeDcDw。利用人工化学合成的方法获得了抗逆功能体系AcSeDcDw全长核酸序列。将抗逆体系AcSeDcDw连接于pBI-121载体上，构建植物表达载体pBI-AcSeDcDw，将该表达载体转化根癌农杆菌EHA105(详见实施例1)；

2、获得了两种转抗逆功能体系AcSeDcDw的模式植物

通过农杆菌介导的转基因植物构建方法，将抗逆功能体系AcSeDcDw与模式植物拟南芥本和油菜整合重组，通过抗性筛选和PCR验证的方法，培养得到稳定遗传的阳性转基因的拟南芥植株与油菜植株(详见实施例2,4)。

3、转抗逆功能体系AcSeDcDw模式植物的耐盐性与抗旱性功能验证

对上述获得的转基因植物进行了如下功能实验：

1)转基因拟南芥At-AcSeDcDw种子耐盐实验

2)转基因拟南芥At-AcSeDcDw耐盐实验、抗旱实验