CN103014035A - 茎瘤芥抗逆基因及其植物表达载体和构建方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了茎瘤芥受体蛋白激酶类基因BjPERK1的核酸序列和氨基酸序列,以及植物表达载体和构建方法。本发明所构建的植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1是由BjPERK1基因插入到pMD19-T,经Bgl II和BstEII双酶切后连接到pCAMBIA1302的Bgl II和BstE II位点而得到的重组质粒。该植物表达载体用于植物遗传转化,BjPERK1基因在CaMV35S启动子的启动下超量表达,大量合成BjPERK1蛋白,从而提高植物耐盐性。
Description
技术领域
本发明涉及基因工程领域,具体涉及茎瘤芥抗逆基因BjPERK1及其植物表达载体和构建方法及应用。
背景技术
高盐、干旱和低温等非生物胁迫对作物的产量及生长发育有很大影响,因此,有关植物抗逆性的研究一直是植物学研究领域的热点之一。
茎瘤芥(Brassica juncea var.tumida Tsen et Lee),又称青菜头,是十字花科芸薹属植物,为榨菜的主要原料,是我国重庆、四川、浙江等地区主要的经济作物之一。多年来,茎瘤芥的相关研究主要集中在遗传育种、良种繁育、栽培技术、品质安全等领域,近年才陆续有生物学方面研究的报道,包括基因的克隆、功能研究以及茎瘤芥瘤状茎膨大相关研究,企图通过基因工程方法提高茎瘤芥的产量、质量以及抗病性、抗逆性等。
近年来对植物受体蛋白激酶(receptor protein kinase,PERK)类基因的研究表明,它们可能参与了植物细胞抗逆反应、植物形态发生、自交不亲和等生理生化反应。而本实验室(重庆邮电大学分子生物学实验室)对茎瘤芥永安小叶品种的瘤茎膨大前后的转录组测序获得了序列SEQ ID NO.3,该序列有303bp,经NCBI的blastx比对,预测为受体蛋白激酶蛋白基因(本发明将其命名为BjPERK1)片段,而BjPERK1基因的功能是什么,是否可以增强植物抗逆性,于是本发明将通过RACE扩增获得全长序列和植物表达载体构建与遗传转化,希望获得该基因的具体功能以便能够通过对茎瘤芥的基因工程改造获得更好的品种。
对于茎瘤芥受体蛋白激酶基因BjPERK1,目前还未见其全基因序列以及基因功能的报道,而本发明经实验验证,该基因蛋白具有提高植物抗逆性的作用,促进了植物在逆境条件下的适应能力和生长能力。
发明内容
鉴于此,本发明的目的之一是提供茎瘤芥抗逆基因BjPERK1,其核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示,该基因全长2252bp,通过NCBI的ORF工具检测知其最大开放阅读框1923bp,5’端非编码区有99bp,3’端非编码区有230bp。
本发明的目的之二是提供茎瘤芥抗逆基因蛋白BjPERK1,其氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示,有640个氨基酸,且序列通过NCBI的保守结构域(conserveddomains)检测知具有蛋白激酶催化结构域。
本发明的目的之三是提供茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1,其由抗逆基因BjPERK1的最大开放阅读框序列(编码序列)与植物表达载体pCAMBIA1302构成。
本发明的目的之四是提供茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建方法,包括如下步骤:
(1)茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的克隆
A.BjPERK1基因5’端未知序列扩增
根据序列SEQ ID NO.3设计两个反向巢式引物:
BjPERK1-AOUT:5'-AGTCCTTTAGCAGATCCAAGAGCA-3'
BjPERK1-AIN:5'-AATCTGGTGCTCCATTCCATTGTA-3';
提取茎瘤芥茎的总RNA,然后通过5’-Full RACE Kit试剂盒方法获得cDNA第一链并进行巢式PCR扩增,产物连接到pMD19-T载体,转化DH5α感受态细胞,筛选并测序获得5’端序列;
B.BjPERK1基因3’端未知序列扩增
根据序列SEQ ID NO.3设计两个正向巢式引物:
BjPERK1-SOUT:5'-TGCTTGTCTATGAGTTTGTTCCTA-3'
BjPERK1-SIN:5'-GCAATCCTAAAATCATTCACCGTG-3'
提取茎瘤芥茎的总RNA,然后用接头引物5'-ATTCTAGAGGCCGAGGCGGCCGACATG-d(T)30MN-3'(N=A,G,C或T;M=A,G或C;d(T)30代表30个连续的T碱基)以及M-MLV反转录酶反转获得cDNA第一链并进行巢式PCR扩增,产物连接到pMD19-T载体,转化DH5α感受态细胞,筛选并测序获得3’端序列;
C.BjPERK1基因全长序列扩增
将所述获得的5’端序列、3’端序列与序列SEQ ID NO.3拼接,并从5’端非翻译区和3’端非翻译区设计一对引物:
上游引物BjPERK1-F:5'-CGTGTCTCCTCTCTCCTCCTGCTT-3'
下游引物BjPERK1-R:5'-AACCTTCAATTTCTCTCCCATCTG-3';
再以步骤B中的cDNA第一链为模板进行PCR扩增,产物连接到pMD19-T载体,转化DH5α感受态细胞,筛选并测序获得BjPERK1基因全长序列;
(2)植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建
根据BjPERK1基因的开放阅读框序列设计一对引物,并分别引入酶切位点Bgl II和BstE II序列:
上游引物BjPERK1-Bgl:5’-AGATCTATGTCCTCGGCGCCGTCT-3’;
下游引物BjPERK1-Bst:5’-GGTAACCTTACAAAAAAGGGCCACTAT-3’;
再以步骤(1)B中的cDNA第一链为模板进行PCR扩增,产物连接到pMD19-T载体得重组质粒pMD19-T-BjPERK1,转化DH5α感受态细胞;提取质粒pMD19-T-BjPERK1和pCAMBIA1302,并用Bgl II和BstE II双酶切后连接,转化,筛选并测序验证,植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1构建成功。
本发明的目的之五是提供茎瘤芥抗逆基因BjPERK1在提高植物耐旱特性的应用。
本发明根据已知序列SEQ ID NO.3设计巢式引物并通过RACE方法扩增获得茎瘤芥第一个受体蛋白激酶类基因BjPERK1;通过构建茎瘤芥BjPERK1基因植物表达载体,可直接用于农杆菌介导的遗传转化,创制耐盐新种质,提高植物的耐盐抗性,可进行植物品种改良。
附图说明
图1为本发明BjPERK1基因5’端序列扩增的凝胶电泳图;
图2为本发明BjPERK1基因3’端序列扩增的凝胶电泳图;
图3为本发明BjPERK1基因最大开放阅读框序列扩增的凝胶电泳图;
图4为本发明重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建流程图;
图5为本发明正常条件下野生型与转基因型拟南芥发芽率的统计图;
图6为本发明NaCl胁迫下野生型与转基因型拟南芥发芽率的统计图;
图7为本发明NaCl胁迫下野生型与转基因型拟南芥根的长度统计图;
图8为本发明NaCl胁迫下野生型与转基因型拟南芥的根的摄影图;
图9为本发明NaCl胁迫下野生型与转基因型拟南芥的存活率统计图。
具体实施方式
下面将结合实施例和附图来详细说明本发明,这些实施例和附图仅起说明性作用,并不局限于本发明的应用范围。本发明不限于下述实施方式或实施例,凡不违背本发明精神所做出的修改及变形,均应包括在本发明范围之内。
实验例1:茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的克隆
1主要试剂:柱式小量植物总RNA抽提试剂盒(W7021)购自上海华舜生物技术有限公司;DNA纯化回收试剂盒购自天根生化科技有限公司;5’-FullRACE Kit试剂盒、M-MLV反转录酶、Premix Ex Taq、DL2000DNA Marker、pMD19-T载体均购自大连宝生物工程有限公司。
2实验方法与步骤:
2.1BjPERK1基因5’端未知序列扩增
2.1.1总RNA提取和反转录:采用柱式小量植物总RNA抽提试剂盒方法提取获得茎瘤芥瘤茎的总RNA,然后取约1μg总RNA通过5’-Full RACE Kit试剂盒方法去磷酸化、去帽子、加接头,最后反转录获得cDNA第一链。
2.1.2引物设计:根据转录组测序得到的已知序列SEQ ID NO.3设计两个反向巢式引物:
BjPERK1-AOUT:5'-AGTCCTTTAGCAGATCCAAGAGCA-3'
BjPERK1-AIN:5'-AATCTGGTGCTCCATTCCATTGTA-3'
2.1.3巢式PCR扩增:
首先为OUT扩增:以步骤2.1.1中cDNA第一链为模板,采用引物BjPERK1-AOUT和5’RACE Outer Primer(此引物为5’-Full RACE Kit试剂盒中的引物)做PCR扩增,反应体系为:ddH2O7.4μL,Premix Ex Taq10μL,模板1μL,上下游引物各0.8μL。PCR程序为:94℃3min,94℃30s、55℃30s、72℃2min,30个循环;72℃延伸10min。
再做IN扩增:以OUT扩增的PCR产物为模板,采用引物BjPERK1-AIN和5’RACE Inner Primer(此引物也为5’-Full RACE Kit试剂盒中的引物)做PCR扩增。20μL反应体系为:ddH2O7.4μL,Premix Ex Taq10μL,模板1μL,上下游引物各0.8μL。PCR程序为:94℃3min,94℃30s、55℃30s、72℃90s,32个循环;72℃延伸10min。
2.1.4电泳:将IN扩增的PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳发现特异条带如图1所示,M为DL2000DNA MARKER,1为扩增条带,可见在1200bp左右有一特异条带。
2.1.5TA克隆:将IN扩增做3个20μL反应体系,电泳后用DNA纯化回收试剂盒回收特异条带并连接至pMD19-T载体,然后转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,经PCR筛选,将重组阳性质粒送北京六合华大基因科技股份有限公司测序。
2.1.6测序结果:测序获得的序列的3’端序列与SEQ ID NO.3的5’端序列完全吻合,两者成功拼接,说明成功获得BjPERK1基因的5’端序列。
2.2BjPERK1基因3’端未知序列扩增
2.2.1总RNA提取和反转录:采用柱式小量植物总RNA抽提试剂盒方法提取获得茎瘤芥瘤茎的总RNA,然后取约1μg总RNA为模板,采用接头引物5'-ATTCTAGAGGCCGAGGCGGCCGACATG-d(T)30MN-3'(N=A,G,C或T;M=A,G或C)(此接头引物来自Clontech公司的SMART RACE cDNA SynthesisKit试剂盒)以及M-MLV反转录酶反转获得cDNA第一链。
2.2.2引物设计:根据转录组测序得到的已知序列SEQ ID NO.3设计两个正向巢式引物:
BjPERK1-SOUT:5'-TGCTTGTCTATGAGTTTGTTCCTA-3'
BjPERK1-SIN:5'-GCAATCCTAAAATCATTCACCGTG-3'
2.2.3巢式PCR扩增:
首先为OUT扩增:以步骤2.2.1中cDNA第一链为模板,采用引物BjPERK1-SOUT和3’RACE Primer(此引物为步骤2.2.1中接头引物的前部分,即5'-ATTCTAGAGGCCGAGGCGGCCGACATG-3′)做PCR扩增,20μL反应体系为:ddH2O7.4μL,Premix Ex Taq10μL,模板1μL,上下游引物各0.8μL。PCR程序为:94℃3min,94℃30s、55℃30s、72℃90s,30个循环;72℃延伸10min。
再做IN扩增:以OUT扩增的PCR产物为模板,采用引物BjPERK1-SIN和3’RACE Primer做PCR扩增。20μL反应体系为:ddH2O7.4μL,Premix Ex Taq10μL,模板1μL,上下游引物各0.8μL。PCR程序为:94℃3min,94℃30s、55℃30s、72℃70s,32个循环;72℃延伸10min。
2.2.4电泳:将IN扩增的PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳发现特异条带如图2所示,M为MarkerIII,1为扩增条带,可见在1000bp左右有一特异条带。
2.2.5TA克隆:将IN扩增做3个20μL反应体系,电泳后用DNA纯化回收试剂盒回收特异条带并连接至pMD19-T载体,然后转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,经PCR筛选,将重组阳性质粒送北京六合华大基因科技股份有限公司测序。
2.2.6测序结果:测序获得的序列的5’端序列与SEQ ID NO.3的3’端序列完全吻合,两者成功拼接,说明成功获得BjPERK1基因的3’端序列。
2.3BjPERK1基因全长序列扩增
2.3.1序列拼接:将2.1.6获得的5’端序列、2.2.6获得的3’端序列和已知序列SEQ ID NO.3进行拼接,得到BjPERK1基因全长序列SEQ ID NO.1,其全长2252bp,最大开放阅读框1923bp,5’端非编码区有99bp,3’端非编码区有230bp。为进一步验证拼接的全长是否为真实的全长序列,于是从5’端和3’端的非编码区设计引物进行PCR验证。
2.3.2引物设计:根据2.3.1的序列SEQ ID NO.1,从两端的非编码区设计一对上下游引物:
上游引物BjPERK1-F:5'-CGTGTCTCCTCTCTCCTCCTGCTT-3'
下游引物BjPERK1-R:5'-AACCTTCAATTTCTCTCCCATCTG-3'
2.3.3全长序列的PCR扩增:以步骤2.2.1中cDNA第一链为模板,采用引物BjPERK1-F和BjPERK1-R做PCR扩增。20μL反应体系为:ddH2O7.4μL,Premix Ex Taq10μL,模板1μL,上下游引物各0.8μL。PCR程序为:94℃3min,94℃30s、60℃30s、72℃2min30s,32个循环;72℃延伸10min。
2.3.4电泳:将2.3.3扩增的PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳发现特异条带如图3所示,M为MarkerIII,1为扩增条带,可见在2000bp左右有一特异条带,与预期结果相符。
2.3.5TA克隆:将2.3.3中的扩增做3个20μL反应体系,电泳后用DNA纯化回收试剂盒回收特异条带并连接至pMD19-T载体,然后转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,经PCR筛选,将重组阳性质粒送北京六合华大基因科技股份有限公司测序。
2.3.6测序结果:测序获得的序列与拼接序列的相应片段完全一致,说明成功获得BjPERK1基因。
实验例2:茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建
1主要试剂:普通质粒提取试剂盒购自天根生化科技有限公司;T4DNA连接酶、限制性内切酶Bgl II和BstE II购自大连宝生物工程有限公司;含质粒pCAMBIA1302的菌种由本实验室保存。
2重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建
2.1引物设计:根据BjPERK1基因的开放阅读框序列设计上下游引物,并分别引入酶切位点Bgl II(AGATCT)和BstE II(GGTAACC)序列,引物为:
上游引物BjPERK1-Bgl:5’-AGATCTATGTCCTCGGCGCCGTCT-3’;
下游引物BjPERK1-Bst:5’-GGTAACCTTACAAAAAAGGGCCACTAT-3’
2.2PCR扩增:以实验例1中步骤2.2.1中cDNA第一链为模板,引物BjPERK1-Bgl和BjPERK1-Bst做PCR扩增:体系为ddH2O7.4μL,Premix Ex Taq10μL,模板1μL,上下游引物各0.8μL。PCR程序为:94℃3min,94℃30s、60℃30s、72℃2min,32个循环;72℃延伸10min。
2.3电泳:将2.2扩增的PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳发现特异条带如图3所示,M为MarkerIII,1为扩增条带,可见在2000bp左右有一特异条带,与预期结果相符。
2.4TA克隆获得重组载体pMD19-T-BjPERK1:将2.2中的扩增做3个20μL反应体系,电泳后用DNA纯化回收试剂盒回收特异条带并连接至pMD19-T载体得重组载体pMD19-T-BjPERK1,然后转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,经PCR筛选,将含重组载体pMD19-T-BjPERK1的阳性DH5α菌液送北京六合华大基因科技股份有限公司测序。
2.5测序结果:与预期结果完全一致。
2.6重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建:构建方法如图4所示,将2.4含重组载体pMD19-T-BjPERK1的阳性DH5α菌液扩大培养,并采用普通质粒提取试剂盒的方法提取菌液中的重组质粒pMD19-T-BjPERK1;将实验室保存的含有植物表达质粒pCAMBIA1302的DH5α菌种扩大培养,并用同样的方法提取质粒pCAMBIA1302。将提取的pMD19-T-BjPERK1质粒和pCAMBIA1302质粒分别用Bgl II酶和BstE II酶双酶切,参照酶的说明书两种质粒各做2个50μL酶切体系。酶切后电泳,并切下pMD19-T-BjPERK1质粒的小片段和pCAMBIA1302质粒的大片段,利用胶回收试剂盒回收。用T4DNA连接酶连接小片段和大片段(连接体系为:小片段7μL,大片段1μL,T4DNA连接酶1μL,10×T4DNA Ligase Buffer1μL)至少24小时,然后利用热击法转化大肠杆菌感受态DH5α;PCR筛选阳性克隆,再进行测序验证,得到序列完全正确的重组表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1及含该重组表达载体的大肠杆菌。
2.7pCAMBIA1302-BjPERK1重组质粒转化农杆菌:从2.6中含pCAMBIA1302-BjPERK1载体的菌株中提取重组质粒,用液氮冷激法转化根瘤农杆菌GV3101,方法为:①200μL根瘤农杆菌GV3101感受态细胞中加入2μg(5-10μL)重组质粒DNA,冰浴5min,然后转至液氮中冷冻8min;②迅速与37℃水浴中温浴5min后,加入800μLLB液体培养基③28℃﹑250rpm预培养4-5h,然后涂布于含有Kan(50mg/l)﹑Gent(50mg/l)的LB平板,28℃培育24-28小时后可出现菌落;④挑取菌体做菌体PCR鉴定,确定正确后保存于-70℃,即为植物遗传转化的工程菌株。
实施例3:拟南芥的遗传转化
1主要试剂:植物基因组DNA提取试剂盒购自大连宝生物工程有限公司。
2拟南芥的培养及农杆菌侵染实验
①取野生型拟南芥种子,用75%乙醇消毒1min后无菌水清洗;再用5%NaClO灭菌10min,无菌水清洗5次,去尽NaClO残留液。加一定量无菌水,于4℃条件下春化3-4天;
②将春化3-4天的拟南芥种子在MS空白培养基上光照培养7天,待长出幼苗,移栽至蛭石培养基(蛭石:营养土:珍珠岩=3:1:1),1/2MS液体培养基浇灌;
③待植物培养至初生花序10-15cm,次生花序刚刚形成花芽状时,去除初生花序;培养至可进行侵染实验;
④将实验例2步骤2.7中制备好的已转化pCAMBIA1302-BjPERK1质粒的农杆菌菌液扩大培养,即在转化前1天晚上转入大瓶过夜培养;至菌液浓度为OD600=2.0;离心,弃上清,将农杆菌沉淀悬浮于约3倍体积的渗透培养液中,使OD600在0.8左右;
⑤将植物的地上部分浸入农杆菌悬浮液中侵染5分钟;用保鲜膜将侵染过的植物(T0代植物)罩起来以保持湿度,置培养箱中黑暗培养12小时后正常条件培养;2-3天揭去保鲜膜,7天后可浇水;并定期侵染几次;
⑥继续培养至植物成熟,收种子(T1代)。
MS培养基由大量元素、微量元素、铁盐、有机物质、激素等按一定比例组成。MS培养基作为目前使用最广的离体细胞培养基,由于其中无机盐浓度较高,为外植体的生长提供了足够的矿质营养并能使愈伤组织加速生长。为便于溶液配制及减小误差,先按大量元素、微量元素、铁盐、有机物质配制一定体积的母液。待用时再按一定比例稀释混合。
3拟南芥转基因纯合体的筛选
T1代种子经消毒、灭菌和春化处理后均匀地涂布在含有潮霉素(25mg/L)抗生素的MS培养基上,至人工气候培养箱中培养,观察幼苗的生长状况。10-12天后明显可以观察到非转基因拟南芥只能长出2片子叶、没有真叶、根非常短,而转基因拟南芥长出2-4片真叶、根长,于是将转基因苗10株移栽至蛭石培养基中,存活2株且成熟后分别收取种子(T2代)并命名为T2-1和T2-2种子。期间用基因组提取试剂盒提取2株植物叶片的基因组DNA,以基因组DNA为模板,做PCR检测验证是否为转基因拟南芥,反应体系为20μl:体系为ddH2O7.4μL,Premix Ex Taq10μL,模板1μL,上下游引物(BjPERK1-Bgl和BjPERK1-Bst)各0.8μL。PCR程序为:94℃4min,94℃40s、60℃40s、72℃2min,32个循环;72℃延伸10min。PCR结束后,用1%的琼脂糖凝胶电泳检测为阳性。
将T2-1和T2-2种子按T1代种子方法分别播种,观察幼苗生长状况,转基因与非转基因比例均为3:1,然后将转基因植株移栽蛭石中并当种子成熟后分别收集每一株的种子(T3代种子),随机挑选10株的T3代种子并各取部分种子按T1代种子方法进行播种,其中有2株的T3代种子全部生长为转基因植株,由此判断此2株的T3代种子为纯合体,将这2株的T3代种子保存,并分别命名为T3-1、T3-2,它们将用于后续的抗逆性实验。
实施例4:纯合体拟南芥的抗盐性实验
1盐胁迫下BjPERK1基因对拟南芥发芽率的影响
1.1方法:将野生型WT种子和实验例3获得的转基因型种子T3-1、T3-2经消毒、灭菌和春化处理后均匀地涂布在含0和100mM NaCl的MS培养基上,观察野生型和转基因型种子在不含和含NaCl的条件下的生长状况。
1.2结果:如图5所示,在不含NaCl的MS培养基上,野生型和转基因型种子的发芽率无明显差别,播种后第一天发芽率均在50%左右,第二天则全部发芽;而在含100mM NaCl的MS培养基上,野生型则不如转基因型种子发芽率高,如图6所示,播种后1天,野生型种子无发芽,转基因型均有部分发芽,播种后第2-4天野生型发芽率不如转基因型。由此说明BjPERK1基因有助于提高植物在盐胁迫下的发芽率,即提高了植物的抗逆性。
2盐胁迫下BjPERK1基因对拟南芥根的生长的影响
2.1方法:将野生型WT种子和实验例3获得的转基因型种子T3-1、T3-2经消毒、灭菌和春化处理后均匀地涂布在含0、100mM、150mM的NaCl的MS培养基上生长10天后观察野生型和转基因型拟南芥根的生长状态。
2.2结果:如图7所示,在不含NaCl的MS培养基上,野生型和转基因型拟南芥的根的生长无明显差别,均在6.5cm左右;在含NaCl的MS培养基上,根的生长均受到抑制,且NaCl的浓度越高抑制越强,但明显地,野生型拟南芥的根比转基因型的短。图8所示为野生型和转基因型拟南芥的根的照片,明显可以看到在盐胁迫下,野生型拟南芥的根比转基因型短。根短直接影响植物的营养吸收,从而影响植物的生长状况,由此说明BjPERK1基因的超表达有助于植物在高盐下根的生长,即提高了植物的抗逆性。
3盐胁迫下BjPERK1基因对拟南芥的存活率的影响
3.1方法:将野生型WT种子和实验例3获得的转基因型种子T3-1、T3-2经消毒、灭菌和春化处理后均匀地涂布在含300mM的NaCl的MS培养基上生长2周后移栽至无盐胁迫的蛭石中继续培养使恢复生长,12天后观察仍然存活的植株数量(植株全部白化被认为死亡)。
3.2结果:如图9所示,高盐胁迫生长2周后于正常状态下培养12天后,野生型植株死亡率高,存活率不到5%,而转基因型的存活率达到35%以上,具有显著性差异。说明BjPERK1基因的超表达有助于植物在高盐下的生长,即提高了植物的抗逆性。
综上所述,BjPERK1基因具有提高植物抗逆性的作用,促进植物在逆境下的适应能力和生长能力。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.茎瘤芥抗逆基因BjPERK1,其特征在于:其核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示,全长序列2252bp,最大开放阅读框1923bp,5’端非编码区有99bp,3’端非编码区有230bp。
2.茎瘤芥抗逆基因蛋白BjPERK1,其特征在于:其氨基酸序列为SEQ IDNO.2所示。
3.茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1,其特征在于:由权利要求1所述的抗逆基因BjPERK1的最大开放阅读框序列与植物表达载体pCAMBIA1302构成。
4.权利要求3所述的茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的克隆
A.BjPERK1基因5’端未知序列扩增
根据序列SEQ ID NO.3设计两个反向巢式引物:
BjPERK1-AOUT:5'-AGTCCTTTAGCAGATCCAAGAGCA-3'
BjPERK1-AIN:5'-AATCTGGTGCTCCATTCCATTGTA-3';
提取茎瘤芥茎的总RNA,然后通过5’-Full RACE Kit试剂盒方法获得cDNA第一链并进行巢式PCR扩增,产物连接到pMD19-T载体,转化DH5α感受态细胞,筛选并测序获得5’端序列;
B.BjPERK1基因3’端未知序列扩增
根据序列SEQ ID NO.3设计两个正向巢式引物:
BjPERK1-SOUT:5'-TGCTTGTCTATGAGTTTGTTCCTA-3'
BjPERK1-SIN:5'-GCAATCCTAAAATCATTCACCGTG-3'
提取茎瘤芥茎的总RNA,然后用接头引物和反转录酶反转获得cDNA第一链并进行巢式PCR扩增,产物连接到pMD19-T载体,转化DH5α感受态细胞,筛选并测序获得3’端序列;
C.BjPERK1基因全长序列扩增
将所述获得的5’端序列、3’端序列与序列SEQ ID NO.3拼接,并从5’端非翻译区和3’端非翻译区设计一对引物:
上游引物BjPERK1-F:5'-CGTGTCTCCTCTCTCCTCCTGCTT-3'
下游引物BjPERK1-R:5'-AACCTTCAATTTCTCTCCCATCTG-3';
再以步骤B中的cDNA第一链为模板进行PCR扩增,产物连接到pMD19-T载体,转化DH5α感受态细胞,筛选并测序获得BjPERK1基因全长序列;
(2)植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建
根据BjPERK1基因的最大开放阅读框序列设计一对引物,并分别引入酶切位点Bgl II和BstE II序列:
上游引物BjPERK1-Bgl:5’-AGATCTATGTCCTCGGCGCCGTCT-3’;
下游引物BjPERK1-Bst:5’-GGTAACCTTACAAAAAAGGGCCACTAT-3’;
再以步骤(1)B中的cDNA第一链为模板进行PCR扩增,产物连接到pMD19-T载体得重组质粒pMD19-T-BjPERK1,转化DH5α感受态细胞;提取质粒pMD19-T-BjPERK1和pCAMBIA1302,并用Bgl II和BstE II双酶切后连接,转化,筛选并测序验证,植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1构建成功。
5.如权利要求4所述的茎瘤芥抗逆基因BjPERK1的重组植物表达载体pCAMBIA1302-BjPERK1的构建方法,其特征在于,所述接头引物的序列为5'-ATTCTAGAGGCCGAGGCGGCCGACATG-d(T)30MN-3′,其中N=A,G,C或T,M=A,G或C;所述反转录酶为M-MLV酶。
6.茎瘤芥抗逆基因BjPERK1在提高植物耐盐特性的应用。
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