鹽芥dreb2a基因在培育耐高鹽耐干旱玉米中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用鹽芥轉(zhuǎn)錄因子基因DREB2A基因創(chuàng)制高耐鹽耐干旱玉米的技術(shù)方法。將從鹽芥中克隆的DREB2A基因以正義形式導(dǎo)入玉米基因組，在含鹽量為1.0%~2.0%的鹽堿土/鹽堿地中進(jìn)行種植和篩選，獲得在鹽堿土/鹽堿地中可以完成過正常發(fā)育過程的高耐鹽堿耐干旱性的玉米新品系。通過轉(zhuǎn)TsDREB2A基因途徑可以提高植物的耐鹽堿耐干旱能力，可用于植物抗性改良和抗逆植物新種質(zhì)的創(chuàng)制。
【專利說明】鹽芥DREB2A基因在培育耐高鹽耐干旱玉米中的應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬農(nóng)作物的生物工程育種領(lǐng)域，具體說，涉及一種通過將鹽芥TsDREB2A基因?qū)胗衩住⒏淖冇衩卓鼓嫘缘姆桨讣坝猛尽?br> 【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)錄因子也稱反式作用因子(trans-acting factor),是指能夠與基因啟動子區(qū)域中順式作用元件發(fā)生特異性相互作用的DNA結(jié)合蛋白，編碼轉(zhuǎn)錄因子的基因即是轉(zhuǎn)錄因子基因。轉(zhuǎn)錄因子基因通過激活或抑制其他基因的轉(zhuǎn)錄，從而啟動特定基因的表達(dá)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞對內(nèi)外信號的應(yīng)答反應(yīng)。簡單地說，轉(zhuǎn)錄因子基因是可以調(diào)節(jié)其他基因表達(dá)的ー類基因，其表達(dá)產(chǎn)物可以調(diào)節(jié)幾個(gè)個(gè)或多個(gè)被調(diào)控的其他基因。
[0003]DREB (Dehydration responsive element binding protein)即干旱應(yīng)答兀件結(jié)合蛋白，含有ー個(gè)AP2-DNA結(jié)合域(AP2 Domain)，能特異性結(jié)合啟動子中的DRE/CRT (dehydration responsive element)順式兀件(核心基序?yàn)門ACCGACAT)。當(dāng)植物受到外界環(huán)境脅迫吋，DREB類基因表達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄因子與DRE順式作用元件結(jié)合，啟動受其調(diào)控的多個(gè)脅迫耐受基因的表達(dá)，如rdl7、rd29A、kinl、erdlO、corl5a、cor78a等,并最終使植物的抗逆性獲得增強(qiáng)。DREB類基因?qū)儆贏P2/EREBP轉(zhuǎn)錄因子家族，在擬南芥中這類轉(zhuǎn)錄因子已發(fā)現(xiàn)5種，分別為DREB1A，DREB1B，DREB1C，DREB2A，DREB2B。其中DREBl類轉(zhuǎn)錄因子主要受冷脅迫信號的誘導(dǎo)，DREB2類轉(zhuǎn)錄因子主要受干旱脅迫信號誘導(dǎo)，其中DREB2A基因主要受干旱與高鹽脅迫誘導(dǎo)。研究表明這類轉(zhuǎn)錄因子在逆境誘導(dǎo)基因的表達(dá)調(diào)控中具有非常重要的作用，因此，通過轉(zhuǎn)基技術(shù)使某個(gè)或某些特定轉(zhuǎn)錄因子在作物體內(nèi)表達(dá)，就可通過它調(diào)控多個(gè)功能基因，從而達(dá)到綜合改良作物性狀的效果。至目前，AP2/EREBP轉(zhuǎn)錄因子家族(AP2 / ERF家族)的多個(gè)成員已被用于改良植物抗逆性的植物基因工程應(yīng)用，詳情見表
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[0004]不論是DREBl還是DREB2都能特異性結(jié)合DRE/CRT元件，而且它們啟動轉(zhuǎn)錄的功能在植物原生質(zhì)體和酵母系統(tǒng)中都已經(jīng)得到了證實(shí)。Haake等研究發(fā)現(xiàn)，DREBlA / CBF3基因及另外兩個(gè)同源基因都能被低溫誘導(dǎo)但是不能被干旱誘導(dǎo)，而DREB2A和DREB2B則能夠被干早脅迫誘導(dǎo)(Haake et al.,2002);在脅迫應(yīng)答反應(yīng)中，CBF2 / DREBlC是作為CBFl/DREBlB和CBF3/DREB1A的ー個(gè)負(fù)調(diào)控因子而起作用(Novillo et al.，2004)。雖然Iiu等研究認(rèn)為過量表達(dá)DREB2不能提高擬南芥的抗逆性，DREB2基因需要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后修飾才能行使其功能(liu et al.，1998)，但近年來的最新研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)DREB2A的轉(zhuǎn)基因擬南芥獲得了明顯的抗干旱脅迫能力，基因芯片技術(shù)及RNA凝膠雜交分析顯示，這種抗旱性的獲得是通過DREB2A調(diào)控多個(gè)水脅迫誘導(dǎo)基因的表達(dá)而實(shí)現(xiàn)的(Sakuma et al.，2006)。最近的研究還發(fā)現(xiàn)，ー些基因通過與DREB2A的相互作用，可以降低受DREB2A調(diào)控的干旱及鹽脅迫應(yīng)答基因的表達(dá)(Feng et al.,2008 ；Kim et al.，2012)，提示DREB2A基因產(chǎn)物可以促進(jìn)干旱脅迫及鹽脅迫應(yīng)答基因的表達(dá)，但是在干旱及鹽脅迫應(yīng)答途徑中除了 DREB2A基因之外還有更多的基因參與其中并承擔(dān)著不同角色。[0005]表1轉(zhuǎn)DREB /CBF基因植物及其抗逆性情況表(Taishi et al.2006 ;李科友等，2011)
【權(quán)利要求】
1.ー種轉(zhuǎn)TsDREB2A基因改變玉米耐高鹽耐干旱性的應(yīng)用，其特征是:將從鹽芥中克隆的TsDREB2A基因以正義形式重組到植物表達(dá)載體中，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)將重組基因?qū)胗衩准?xì)胞，獲得轉(zhuǎn)基因玉米；通過檢測被轉(zhuǎn)入目標(biāo)基因的表達(dá)和在鹽堿土及鹽堿地中進(jìn)行轉(zhuǎn)基因植物的種植進(jìn)行抗性鑒定，從中篩選耐鹽堿耐干旱性被明顯提高了的轉(zhuǎn)基因植株及其后代，篩選出具有育種應(yīng)用潛力的新種質(zhì)和新品種。
2.如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)TsDREB2A基因改變植物抗逆性的應(yīng)用，其特征是，所述TsDREB2A基因有cDNA形式或基因組形式，其編碼序列以正義形式構(gòu)建成融合基因，或帶有原有啟動子并轉(zhuǎn)入玉米體內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)TsDREB2A基因改變植物抗逆性的應(yīng)用，其特征是，所述用于構(gòu)建融合基因的TsDREB2A基因的形式為基因的全長序列，或根據(jù)部分序列人工合成的脫氧多核苷酸。
4.如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)TsDREB2A基因改變玉米耐鹽堿耐干旱性的應(yīng)用，其特征是，所述應(yīng)用是通過轉(zhuǎn)TsDREB2A基因或依據(jù)TsDREB2A基因序列設(shè)計(jì)的多核苷酸序列獲得的耐鹽堿耐干旱能力明顯提高的轉(zhuǎn)基因植物。
5.如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)TsDREB2A基因改變玉米耐高鹽耐干旱性狀的應(yīng)用，其特征是，所述應(yīng)用是通過轉(zhuǎn)TsDREB2A基因獲得的耐鹽堿耐干旱能力明顯提高的轉(zhuǎn)基因玉米植株及后代。
6.如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)TsDREB2A基因改變玉米高耐鹽耐干旱性的應(yīng)用，其特征是，所述的玉米高耐鹽耐干旱性包括玉米耐鹽性和玉米耐干旱性。
【文檔編號】A01H5/00GK103484495SQ201210512610
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月5日
【發(fā)明者】李學(xué)紅, 張舉仁, 程貫召 申請人:濰坊學(xué)院