CN102660554B - 大豆圣豆9号NAC转录因子基因GmST1及其应用 - Google Patents

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CN102660554B CN 201210128273 CN201210128273A CN102660554B CN 102660554 B CN102660554 B CN 102660554B CN 201210128273 CN201210128273 CN 201210128273 CN 201210128273 A CN201210128273 A CN 201210128273A CN 102660554 B CN102660554 B CN 102660554B
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Abstract

本发明公开了一种大豆圣豆9号NAC转录因子基因GmST1及所述基因GmST1的植物表达载体。本发明还公开了所述基因GmST1在拟南芥和大豆植株中提高其抗盐/耐旱性的应用。实验证明，本发明所述转基因植株比非转基因植株的抗盐/耐旱能力得到了很大程度的提高，为通过基因工程手段提高作物抗盐/耐旱性提供了理论依据和实践基础。可广泛用于培育抗盐/耐旱的植物品种。

Description

大豆圣豆9号NAC转录因子基因GmST1及其应用
技术领域
本发明属于生物基因工程技术领域，尤其涉及大豆圣豆9号NAC转录因子基因——GmST1及其应用。
背景技术
大豆是重要的经济作物，因此提高和优化大豆品质成为人们关注的热点。我国是世界上最缺水的国家之一，干旱是我国农业生产主要自然灾害，且盐碱地和次生盐碱化耕地的面积逐年增加，这些不利的环境条件严重制约了我国的农作物产量。为了适应这些不利的环境，植物内部发展一系列的防卫措施，也需要非生物胁迫应答基因参与。目前已经鉴定了许多盐和干旱应答基因并验证了他们在非生物胁迫中的功能，但关于很多非生物胁迫相关的基因的生物学功能仍然是未知的。
植物转录因子研究是功能基因组研究的一个重要方面。虽然转录因子在基因组中所占比例很少，但在调控植物的生长发育、响应外界环境胁迫中发挥重要作用。NAC转录因子是近十年来新发现的植物特有的转录调控因子。1997年Aida等首先报道了NAC结构域，发现在矮牵牛NA M基因、拟南芥A TA F1/2和CUC2基因编码蛋白的N端包含一段保守的氨基酸序列，取三基因首字母命名为NAC。第一个NAC转录因子是由Souer等于1996年从矮牵牛中克隆得到的，随后在拟南芥、水稻、小麦、大豆等物种中相继发现，目前在拟南芥中共发现了105个NAC成员，而大豆中则发现了226个。研究表明，NAC转录因子在植物的生长发育、器官建成、激素调节和防御抵抗多种生物和非生物胁迫等方面发挥着重要作用。
植物的生存环境复杂多变，经常遭受干旱、高盐、低温和病虫害等逆境胁迫，影响植物的生长发育，甚至会造成植物死亡，严重影响农业生产和生态环境。NAC转录因子受多种生物胁迫和非生物胁迫的诱导表达，参与植物的胁迫应答。然而，还未见大豆NAC膜结合转录因子功能的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种大豆圣豆9号NAC转录因子基因-GmST1及其应用。
本发明的技术方案是：从圣豆9号中分离得到NAC转录因子基因-GmST1，将该基因转到模式植物拟南芥中证明其功能，然后将该基因转到原植株大豆中得到抗盐/耐旱性提高的转基因植株。
本发明所述的大豆圣豆9号NAC转录因子基因GmST1，其特征在于：所述基因GmST1的cDNA的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
本发明还提供了一种含上述的大豆圣豆9号NAC转录因子基因GmST1的植物表达载体pK2GW7::GmST1，其特征在于：所述载体克隆区域核苷酸序列如SEQ ID No.5所示。
本发明还提供了一种含上述的大豆圣豆9号NAC转录因子基因GmST1的植物表达载体pB2GW7::GmST1，其特征在于：所述载体克隆区域核苷酸序列如SEQ ID No.6所示。
本发明所述圣豆9号NAC转录因子基因GmST1在提高植株抗盐/耐旱性中的应用。
其中：所述植株是大豆或拟南芥；进一步的，所述拟南芥是Col-0野生型，大豆品种是鲁豆11。
具体的，本发明所述圣豆9号NAC转录因子基因GmST1在拟南芥或大豆植株中表达GmST1的应用。
本发明首先在圣豆9号植株中克隆到了NAC转录因子基因GmST1；利用gateway系统将GmST1基因进行BP反应连接到pDONR221(见图1)，然后通过转化的方法在大肠杆菌DH5α中得到大量克隆，接着进行LR反应把此基因GmST1分别连接到表达载体pK2GW7(见图2)和pB2GW7(见图3)上，并在大肠杆菌DH5α中表达；接着筛选转基因大肠杆菌，并提取转化质粒，最后将转化质粒转入农杆菌菌株GV3101中。将转化农杆菌菌株转入拟南芥和大豆中，从而验证表达的GmST1的功能。
本发明的有益效果：利用现有的植物基因工程技术，本发明首次克隆得到了圣豆9号NAC转录因子基因GmST1并在拟南芥中进行表达，使转基因拟南芥获得了非转基因拟南芥所不具备的提高抗盐/耐旱性的能力。通过大豆萌动胚真空渗透辅助的外源基因转化方法将该基因转入大豆中，经过比较分析证明，转基因植株比非转基因植株的抗盐/耐旱性提高。
本发明所述的基因可广泛用于培育抗盐/耐旱的植物品种。
附图说明
图1为入门载体pDONR221图谱。
图2为植物表达载体pK2GW7图谱。
图3为植物表达载体pB2GW7图谱。
图4为圣豆9号NAC转录因子基因GmST1的cDNA电泳图，其中：M为Marker，泳道1、2、3为基因的cDNA。
图5为转GmST1基因的拟南芥纯系筛选。
图6为圣豆9号NAC转录因子基因GmST1在转基因拟南芥中RealTime-PCR表达分析。
图7为转基因的拟南芥中抗盐性的分析。
图8为转基因的拟南芥中耐旱性的分析。
图9转GmST1基因的大豆再生植株。
图10为转基因圣豆9号NAC转录因子基因GmST1鲁豆11 PCR检测图，其中：泳道M为Marker，泳道阳性对照为阳性质粒对照；泳道阴性对照为阴性植株对照；泳道4、9、12均为转GmST1基因阳性植株。
图11为转基因圣豆9号NAC转录因子基因GmST1鲁豆11 Southern-Blot分析图，其中：泳道M为Marker，泳道+为阳性质粒对照；泳道-为阴性植株对照；泳道1、2、3均为转GmST1基因阳性植株。
图12为转基因的大豆中抗盐性的分析。
具体实施方式
实施例1、GmST1的克隆
1.1 圣豆9号总RNA的提取
(1)将圣豆9号植物材料放入研钵中，利用液氮将其研磨成粉末(直接应用于下面的实验或者冻于-80℃超低温冰箱保存备用)；
(2)等液氮挥发后，立即将100-200mg植物粉末转入到1.5ml离心管中，然后迅速的加入1ml Trizol提取液，涡旋震荡使样品充分溶入提取液中，室温放置5min；
(3)4℃，12,000rpm，离心10min，将0.9ml上清液转移到新的1.5ml离心管中，再加入0.2ml氯仿剧烈振荡混匀15sec，室温放置2-5min；
(4)4℃，12,000rpm，离心10min，将0.4ml上清液转移到新的1.5ml离心管中，再加入0.4ml异丙醇，上下翻转15次混匀溶液，室温放置15mim；
(5)4℃，12,000rpm，离心10min，弃上清，用1ml 75％的乙醇洗涤沉淀两次，4℃，8,000rpm，离心5min；
(6)弃上清，开盖于超净工作台中上干燥RNA约2-5min，加入40μl RNase-Free水，在60℃中充分溶解RNA 10min；
(7)用紫外分光光度计测RNA样品的OD值和浓度，A260/A280达到1.7-2.0为佳；琼脂糖凝胶电泳检测的质量。
1.2 RNA的反转录
(1)向离心管中依次加入下列物质(40μl反应体系)：
Figure BDA0000158330900000031
(2)轻轻混匀后，65℃变性5min，立即插到冰上，冰浴至少1min；
(3)向离心管中依次加入下列物质
Figure BDA0000158330900000032
(4)轻轻混匀后，42℃恒温水浴1h，65℃变性10min，-20℃保存备用。
1.3 GmST1基因克隆
GmST1OX-F：5’-AAAAAGCAGGCTCG ATGGGAGTTCCAGAGGAAGAC-3’
GmST1OX-R：5’-AGAAAGCTGGGTT TCAATTCCTGAACCCGAACC-3’
(1)高保真酶Primer Star进行Gateway系统的第一步扩增的反应体系如下(50μl体系)：
Figure BDA0000158330900000033
扩增条件如下：
Figure BDA0000158330900000041
反应结束后，反应液于0.8％TAE琼脂糖凝胶电泳检测。
(2)克隆基因片段的纯化回收(天根试剂盒)
1)将切下带有目的片段的凝胶放入1.5ml离心管并称凝胶重量，加入3倍体积的溶胶液，60℃溶胶10min，溶胶期间不断的翻转；
2)凝胶完全融化后，全部吸取到回收柱中，放置片刻；
3)室温，12000rpm，离心30Sec，弃溶液；
4)在柱中加入700μl的漂洗液，12000rpm，离心1min，弃漂洗液；
5)在柱中加入500μl的漂洗液，12000rpm，离心1min，弃漂洗液；
6)空柱，12000rpm，离心2min；
7)回收柱开盖晾干1-2min，放入新的干净的1.5ml离心管，加入60℃预热的40μl灭菌水或者EB缓冲液，放置2min；
8)12000rpm离心1min，所得溶液即为回收片段。
(3)高保真酶Primer Star进行Gateway系统的第二步扩增。
attb引物序列：
attb-F：5’-G GGGACAAGT TTG TAC AAAAAA GCA GGC T-3’
attb-R：5’-GGG GAC CAC TTT GTA CAA GAA AGC TGG GT-3’
反应体系如下(50μl体系)：
Figure BDA0000158330900000042
扩增条件如下：
Figure BDA0000158330900000043
Figure BDA0000158330900000051
反应结束后，反应液于0.8％TAE琼脂糖凝胶电泳检测，见图4。
1.5 克隆基因片段的BP反应
BP反应(Gateway系统)体系如下：
Figure BDA0000158330900000052
25℃反应8小时-过夜。
1.6 大肠杆菌感受态的制备(无菌操作)
(1)取DH5α菌种接种于20ml LB液体培养基中，37℃摇床培养过夜；
(2)按1∶100接种于50ml LB液体培养基中，37℃，200rpm培养1小时，至OD600值为0.4-0.6；
(3)将菌液放置在冰上30min；
(4)4℃，4200rpm，离心10min，弃上清，加入10ml预冷的0.1M的CaCl2悬浮菌体；
(5)将菌液放置在冰上10min；
(6)4℃，4200rpm，离心10min，弃上清，加入2ml预冷的0.1M的CaCl2悬浮菌体，分装于1.5ml离心管中，现用或加入终体积30％甘油经液氮速冻后-80℃保存备用。
1.7 大肠杆菌的质粒转化(无菌操作)
(1)将1-5μl质粒DNA或者连接产物加入50μl的感受态细胞中，轻弹离心管混匀，冰浴30min；
(2)42℃，温水浴热激90sec，立即冰浴2-3min；
(3)加入1ml LB培养基，37℃培养40-50min；
(4)室温，4000rpm，离心3min，收集菌体；
(5)将菌涂布于含有相应抗生素的培养平板上，37℃倒置培养过夜。
1.8 大肠杆菌PCR验证
反应体系如下(20μl体系)：
Figure BDA0000158330900000053
Figure BDA0000158330900000061
扩增条件如下：
Figure BDA0000158330900000062
反应结束后，反应液于0.8％TAE琼脂糖凝胶电泳检测。
1.9 DNA测序
挑取含有重组质粒的阳性单菌落用含有Kan(25mg/L)的液体LB摇过夜，然后送上海博亚生物技术有限公司测序，得到测序结果：基因cDNA序列如序列表SEQ ID No.1所示。
经过序列分析，上述cDNA序列与大豆Willms82的核苷酸同源98.02％，三次实验证明得到的就是圣豆9号NAC转录因子基因，命名为GmST1，所述基因GmST1的cDNA的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
1.10 大肠杆菌质粒DNA的提取
(1)挑取单克隆接种于10ml含有相应抗生素的LB液体培养基中，37℃培养8小时-过夜；
(2)室温，12000rpm，离心1min，收集菌体；
(3)弃上清，加入100μl低温预冷的溶液I，振荡悬浮菌体；
(4)加200μl新鲜配制的溶液II，快迅翻转混匀，冰浴5min；
(5)溶液澄清后加入150μl低温预冷的溶液III，轻轻混匀后冰浴5min；
(6)4℃，12000rpm，离心10min，吸取上清至新的1.5ml离心管中；
(7)加入等体积的苯酚/氯仿/异戊醇(25/24/1)，振荡混匀；
(8)室温，12000rpm，离心10min，转移上层水相于另一新的1.5ml离心管中，加入等体积的氯仿∶异戊醇(24∶1)，再抽提一次，振荡混匀；
(9)室温，12000rpm，离心10min，转移上层水相于另一新的1.5ml离心管中，加入等体积的异丙醇，混匀并于-20℃放置30min；
(10)室温，12000rpm，离心10min，弃上清保留沉淀。
(11)用75％乙醇洗涤沉淀两次，真空干燥5min，溶于40μl灭菌水，放至-20℃保存备用。
1.11 克隆基因片段的LR反应
LR反应(Gateway系统)体系如下：
Figure BDA0000158330900000063
25℃反应8小时-过夜。
1.12 大肠杆菌感受态的制备和质粒转化(同1.6、1.7)
1.13 大肠杆菌PCR验证(同1.8)
1.4 大肠杆菌质粒DNA的提取(同1.10)
验证转入pK2GW7载体的阳性pK2GW7::GmST1质粒的克隆区域核苷酸序列如SEQID No.5所示。
验证转入pB2GW7载体的阳性pB2GW7::GmST1质粒的克隆区域核苷酸序列如SEQID No.6所示。
1.5 农杆菌感受态的制备(无菌操作)
(1)取农杆菌GV3101菌种接种于10ml YEP液体培养基中，28℃摇床培养过夜；
(2)按1∶50接种于50ml YEP液体培养基中，28℃振荡培养3-4小时，至OD600值为0.4-0.6；
(3)4℃，4200rpm，离心10min，收集菌体；
(4)弃上清，加入10ml预冷的0.15M的NaCl悬浮菌体；
(5)重复步骤3；
(6)弃上清，加入2ml预冷的20mM的CaCl2悬浮菌体，分装于1.5ml离心管中，现用或加入终体积7％DMSO经液氮速冻后-80℃保存备用。
1.6 农杆菌的质粒转化(无菌操作)
(1)将10μl质粒DNA加入50μl的感受态细胞中，轻弹离心管混匀，冰浴30min；
(2)液氮速冻1min；然后37℃水浴5min，立即冰浴2-3min；
(3)加入1ml YEP培养基，28℃培养2-4h；
(4)室温，4000rpm，离心3min，收集菌体；
(5)将菌涂布于含有相应抗生素的YEP培养平板上，28℃倒置培养48h。
1.7 转化农杆菌的PCR验证
反应体系如下(20μl体系)：
Figure BDA0000158330900000071
扩增条件如下：
Figure BDA0000158330900000072
Figure BDA0000158330900000081
反应结束后，反应液于0.8％TAE琼脂糖凝胶电泳检测。
实施例2、在拟南芥中表达圣豆9号NAC转录因子基因GmST1的功能验证
2.1 花侵染法转化拟南芥
(1)拟南芥(Col-0野生型)生长至抽苔1cm时，将顶端减掉以诱导侧生花序的生成；
(2)在转化前一天，取1ml活化过的含有表达载体质粒的农杆菌GV3101加到含相应抗生素及50μg/ml利福平的40ml YEP培养基中，28℃震荡培养至OD600约为1.0-1.2；
(3)室温，4200rpm，离心10min，收集菌体，用浸染液(5％蔗糖，0.05％Silwet L-77)重悬菌体，使OD600约为0.8；
(4)用移液器将农杆菌滴到花序上进行浸染，待所有花序都被侵染后，将拟南芥放入真空干燥器中抽真空1min；
(5)用保鲜袋覆盖花序，至于20-22℃避光培养一天剪开顶部露出花序，再培养一天后揭去保鲜袋，培养至种子成熟。
2.2 拟南芥种子的表面消毒
将适量待灭菌的拟南芥中子放入1.5ml离心管中，加入1ml 75％的乙醇(含有0.03％体积比的TritonX-100)震荡消毒1min，再用70％的乙醇震荡消毒1min(两次)，最后用吸头将种子吸到无菌滤纸上吹干，然后用无菌的牙签将其点入培养基中。
2.3 转基因植株的筛选
对收获的T0代种子进行表面消毒，然后后均匀涂布于1/2MS平板上(含相应的抗生素Baste)。春化处理3天后移入人工气候室生长。萌发约10天，子叶深绿色的植株为转基因植株，而子叶发浅绿甚至黄化的植株为非转基因植株。将转基因植株转入土中生长直至收获得到T1代转基因种子，T1代植株单株收种子，每株收取的种子继续筛选，将后代分离比为3∶1(阳性∶阴性)的阳性植株移栽后生长至收获T2代转基因种子，单株收种后，每株收取的种子经筛选可以得到纯系T2代转基因种子，见图5。
2.4 植物RNA的提取
(1)将植物材料放入研钵中，利用液氮将其研磨成粉末(直接应用于下面的实验或者冻于-80℃超低温冰箱保存备用)；
(2)等液氮挥发后，立即将100-200mg植物粉末转入到1.5ml离心管中，然后迅速的加入1ml Trizol提取液，涡旋震荡使样品充分溶入提取液中，室温放置5min；
(3)4℃，12,000rpm，离心10min，将0.9ml上清液转移到新的1.5ml离心管中，再加入0.2ml氯仿剧烈振荡混匀15sec，室温放置2-5min；
(4)4℃，12,000rpm，离心10min，将0.4ml上清液转移到新的1.5ml离心管中，再加入0.4ml异丙醇，上下翻转15次混匀溶液，室温放置15mim；
(5)4℃，12,000rpm，离心10min，弃上清，用1ml 75％的乙醇洗涤沉淀两次，4℃，8,000rpm，离心5min；
(6)弃上清，开盖于超净工作台中上干燥RNA约2-5min，加入40μl RNase-Free水，在60℃中充分溶解RNA 10min；
(7)用紫外分光光度计测RNA样品的OD值和浓度，A260/A280达到1.7-2.0为佳；琼脂糖凝胶电泳检测的质量。
2.6 RNA的反转录
(1)向离心管中依次加入下列物质(40μl反应体系)：
Figure BDA0000158330900000091
(2)轻轻混匀后，65℃变性5min，立即插到冰上，冰浴至少1min；
(3)向离心管中依次加入下列物质
Figure BDA0000158330900000092
(4)轻轻混匀后，42℃恒温水浴1h，65℃变性10min，-20℃保存备用。
2.6 转基因植株的Real Time-PCR检测
PCR法检测阳性转基因植株：抗性植株cDNA用GmST1基因Real Time序列引物进行PCR检测。
GmST1基因Real Time引物序列：
GmST1RealTime-F：5’-ATCTATGCCGCAAGGTCG-3’
GmST1RealTime-R：5’-CCGTTAGGGTATTTCCTGTCT-3’
普通Taq酶进行Real Time-PCR扩增的反应如下(15μl体系)：
Figure BDA0000158330900000093
扩增条件如下：
Figure BDA0000158330900000094
注：每个样品设3个重复，内标基因选用TUB2或者ACTIN。
结果见图6。
2.7 甘露醇和Nacl处理拟南芥
(1)拟南芥种子的表面消毒
同2.2。
(2)甘露醇和Nacl处理
将灭了菌的colo-0、GmST1-7、GmST1-9种子分别均匀涂布于1/2MS平板上(含相应的抗生素Baste)。春化处理3天后移入人工气候室生长。萌发约4天，根长至1cm左右，将拟南芥小苗移至添加不同浓度的甘露醇(250、300、350、400mM)或Nacl(50、100、150、200mM)的1/2MS培养基平板上。待小苗长至11天，观察小苗生长状况。
结果见图7、8。
实施例3、在大豆中表达圣豆9号NAC转录因子基因GmST1的功能验证
3.1 大豆萌动胚真空渗透辅助的外源基因转化法转化大豆
(1)种子消毒及预培养处理
将大豆种子用70％乙醇消毒5分钟，去净乙醇后用0.1％HgCl2消毒10分钟，无菌水冲洗5-6遍，在25℃-28℃下无菌水浸种12小时。
将浸种后胚膨大萌动的大豆放入预培养培养基，28℃、光培养1天，其中所述预培养培养基配方为：MS+3.0mg/L 6-BA(6-苄氨基腺嘌呤)+20g/L蔗糖+7g/L琼脂，pH5.8。
(2)种子胚膨大萌动后经切割，暴露或损伤萌动胚部位
当预培养的大豆胚整体膨大、胚根长至0.5±0.1mm，未突破种皮时，剥去种皮，切去胚根，保留胚芽、胚轴及1/2的子叶，同时用解剖针在胚芽尖处刺针，使针眼布满胚芽尖。
(3)真空渗透辅助法将含有目的基因的农杆菌侵染萌动胚
将4℃保存的带有植物表达载体的农杆菌在添加了50mg/L利福平的YEP固体培养基上划线，28℃黑暗培养3天后挑取单菌落，接入含有50mg/L利福平的YEP液体培养基，黑暗下28℃、200r/min振荡培养24小时后再次转接，相同条件下培养16小时。将菌液置于灭菌的离心管中，5000rpm离心5分钟收集菌体，用侵染液重悬菌体，调整至OD600值为0.6，加入30mg/L乙酰丁香酮备用。其中所述侵染液配方为：0.1MS大量+0.1MS微量+B5维生素+0.5MES+1％葡萄糖+2％蔗糖，pH5.4。
将步骤(2)的大豆浸入农杆菌菌液中，抽真空并维持0.05MPa压力5-8min，黑暗下28℃、200r/min振荡培养，侵染15-20min。
(4)共培养
将步骤(3)的大豆取出，用无菌滤纸吸去多余菌液，切面朝下置于共培养培养基上，25℃-28℃下暗培养4天。其中所述共培养培养基配方为：MS+30mg/L乙酰丁香酮+20g/L蔗糖+7g/L琼脂，pH5.8。
(5)丛生芽再生、筛选及小苗生根、筛选
将共培养后的大豆用无菌水清洗4次，再用无菌滤纸吸干，转接至丛生芽诱导培养基上，在25℃、且每日光照14小时条件下，每两周换至新的培养基，连续培养20±2天，分化出丛生芽。其中所述丛生芽诱导筛选培养基配方为：MS+3.0mg/L 6-BA(6-苄氨基腺嘌呤)+0.2mg/L IAA(吲哚乙酸)+0.125μL/mL Baste+200mg/L头孢噻肟钠+20g/L蔗糖+7g/L琼脂，pH5.8。
选筛选后长至1-2厘米的丛生芽，将小芽单独剪下，转移到生根筛选培养基上，在25℃℃、且每日光照14±1小时条件下，连续培养14天。其中所述生根筛选培养基配方为：MS+0.4mg/L IBA(乙哚丁酸)+0.125μL/mL Baste+200mg/L头孢噻肟钠+20g/L蔗糖+7g/L琼脂，pH5.8。
(6)小苗壮苗及移栽
选根系生长良好的小苗转移到壮苗培养基上，在25℃℃且每日光照14小时条件下，培养7-10天。当小苗经筛选存活、且根系生长良好后，将其不伤及根部取出，除去残存培养基移入土壤，用薄膜覆盖花盆以提高湿度。其中所述壮苗培养基配方为：MS+2.0mg/LKT(激动素)+0.4mg/L NAA(α-萘乙酸)+20g/L蔗糖+7g/L琼脂，pH5.8。见图9。
3.2 CTAB法提取转基因植株基因组DNA
称取0.5g的T1代再生植株叶片，剪碎后用液氮研磨，迅速将粉末转移至1.5ml离心管中，然后加入700μl预热至65℃的2xCTAB提取缓冲液及0.1％的疏基乙醇，轻轻颠倒离心管混匀，然后置于65℃水浴保温2h，不时颠倒混匀。混合物冷却至室温后加入等体积的酚∶氛仿∶异戊醇(25∶24∶1)，4℃下10000g离心10min。将水相转移至一干净离心管中，加入等体积的氯仿∶异戊醇(24∶1)，4℃下10000g离心10min。将水相转移至一干净离心管中，加入两倍体积无水乙醇，温和混匀，-20℃放置30min沉淀DNA。4℃下10000g离心10min，弃去液体，并用70％乙醇洗涤两次，室温干燥DNA后，加入100闪含无DNA酶的RNA酶的TE液溶解，37℃水浴30min。加入200μl无水乙醇，温和混匀，-20℃放置30min沉淀DNA。4℃下10000g离心10min，弃去液体，并用70％乙醇洗涤两次，室温干燥DNA后，加入40μl无菌水溶解DNA，4℃保存待用。
3.3 PCR和Sothern blot检测转基因植株
3.3.1 PCR法检测阳性转基因植株
抗性植株总DNA分别用35S启动子引物、GmST1基因引物和连有Gm ST1基因片段和植株表达载体片段的序列引物进行PCR检测。
35S片段启动子引物序列：
35S-F：5’-GCAGAGGCATCTTCAACG-3’
35S-R：5’-GACGATCTACCCGAGCAA-3’
GmST1基因引物序列：
GmST1-F：5’-ATGGGAGTTCCAGAGGAAGAC-3’
GmST1-R：5’-TCAATTCCTGAACCCGAACC-3’
35S启动子F+GmST1基因R引物序列：
35S-F：5’-GCAGAGGCATCTTCAACG-3’
GmST1-R：5’-TCAATTCCTGAACCCGAACC-3’
反应体系如下(20μl体系)：
Figure BDA0000158330900000121
扩增条件如下：
反应结束后，反应液于0.8％TAE琼脂糖凝胶电泳检测，见图10。
3.2.2 Southern杂交验证
选取3株阳性植株(GmST1OX-1、GmST1OX-2、GmST1OX-3)进行Southern杂交验证。
步骤如下：
(1)CTAB法提取阳性植株，野生型植株DNA
(2)SpeI酶切阳性植株和野生型植株DNA，电泳
(3)转膜
①碱变性：室温下将凝胶浸入数倍体积的变性液中30min。变性液：0.5M NaOH；1.5MNaCl。
②中和：将凝胶转移到中和液15min。中和液：1M Tris-HCl(pH 7.4)；1.5M NaCl；
③转移：按凝胶的大小剪裁NC膜或尼龙膜并剪去一角作为标记，水浸湿后，浸入转移液中5min。剪一张比膜稍宽的长条Whatman 3mm滤纸作为盐桥，再按凝胶的尺寸剪3-5张滤纸和大量的纸巾备用。进行转移。(转移过程一般需要8-24hr，每隔数hr换掉已经湿掉的纸巾。转移液用20×SSC。注意在膜与胶之间不能有气泡。整个操作过程中要防止膜上沾染其他污物。)转移液(20×SSC)：NaCl 175.3g；柠檬酸三钠82.2g，NaOH调pH至7.0，加ddH2O至1000ml。
④转移结束后取出NC膜，浸入6×SSC溶液数min，洗去膜上沾染的凝胶颗粒，置于两张滤纸之间，80℃烘2h，然后将NC膜夹在两层滤纸间，保存于干燥处。
(4)按照Roche DIG High Prime DNA Labeling and Detection Starter Kit II说明书标记GmST1，并进行杂交及检测。
检测发现所选的GmST1转基因植株(GmST1OX-1、GmST1OX-2、GmST1OX-3)的基因组均整合了目的基因，见图11。
3.4 转基因大豆的抗旱/耐盐性分析
Tl代转基因大豆种子与对照种子经浸种催芽后，分别移栽到塑料钵(1/2Hogland液体培养基)中，在室温25℃条件下，使其生长2周后，长至两叶一心期用含有NaCl 50rnmol/L的1/2Hogland液体培养基浇灌，为避免盐冲击效应，浓度以每天递增25rnrnol/L的方式加盐，直至处理预定浓度250rnmol/L，对转基因植株与野生型植株表型进行观察。见图12。
1/2Hogland液体培养基配方：
Figure BDA0000158330900000131
Figure IDA0000158330990000011
Figure IDA0000158330990000031
Figure IDA0000158330990000041
Figure IDA0000158330990000051
Figure IDA0000158330990000061
Figure IDA0000158330990000071
Figure IDA0000158330990000081
Figure IDA0000158330990000091
Figure IDA0000158330990000101
Figure IDA0000158330990000111
Figure IDA0000158330990000121
Figure IDA0000158330990000131
Figure IDA0000158330990000141
Figure IDA0000158330990000151
Figure IDA0000158330990000171
Figure IDA0000158330990000181
Figure IDA0000158330990000201
Figure IDA0000158330990000211

Claims (3)

1.一种NAC转录因子基因GmST1，其特征在于：所述基因的cDNA的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
2.一种植物表达载体，其特征在于：所述载体是利用权利要求1所述基因与表达载体pK2GW7或pB2GW7构建而成。
3.权利要求1所述基因GmST1在提高植株抗盐或耐旱性中的应用，所述植株是大豆或拟南芥。
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