CN103509092B - 植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用 - Google Patents

植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN103509092B
CN103509092B CN201210201271.4A CN201210201271A CN103509092B CN 103509092 B CN103509092 B CN 103509092B CN 201210201271 A CN201210201271 A CN 201210201271A CN 103509092 B CN103509092 B CN 103509092B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sequence
tabri
plant
protein
gene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210201271.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103509092A (zh
Inventor
徐兆师
马有志
裴丽丽
翟朝增
刘沛
李连城
陈明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Crop Sciences of Chinese Academy of Agricultural Sciences
Original Assignee
Institute of Crop Sciences of Chinese Academy of Agricultural Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Crop Sciences of Chinese Academy of Agricultural Sciences filed Critical Institute of Crop Sciences of Chinese Academy of Agricultural Sciences
Priority to CN201210201271.4A priority Critical patent/CN103509092B/zh
Publication of CN103509092A publication Critical patent/CN103509092A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103509092B publication Critical patent/CN103509092B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8273Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for drought, cold, salt resistance

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质,是如下(a)或(b):(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明的实验证明,本发明发现的基因TaBRI在低温、高盐和高温的诱导下表达,且将TaBRI基因导入拟南芥中得到的转基因拟南芥,其对以上三种逆境的抗性高于野生型拟南芥,本发明提供的蛋白和基因为人为控制抗逆和耐逆相关基因的表达提供了基础,将在培育抗逆性和耐逆性增强的植物中发挥重要的作用。

Description

植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域,尤其涉及一种植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用。
背景技术
干旱、高盐及低温等逆境胁迫是影响小麦生长、发育的障碍因子。因此,了解小麦对逆境条件的应答与信号传导机制,提高小麦品种的抗逆性,成为小麦遗传研究及小麦品种改良的重要任务之一。
在逆境胁迫下植物体内会产生一系列应答反应,伴随着许多生理生化及发育上的变化。明确植物对逆境的反应机制,将为抗逆基因工程研究和应用提供科学论据。目前,植物抗逆性研究已逐渐深入到细胞、分子水平,并与遗传学和遗传工程研究相结合,探索用生物技术来改进植物生长特性,其目的是提高植物对逆境的适应能力。
在干旱、高盐和低温等环境胁迫的逆境条件下,植物能够在分子、细胞和整体水平上做出相应的调整,以最大程度上减少环境所造成的伤害并得以生存。许多基因受胁迫诱导表达,这些基因的产物不仅能够直接参与植物的胁迫应答,而且能够调节其它相关基因的表达或参与信号传导途径,从而使植物避免或减少伤害,增强对胁迫环境的抗性。与胁迫相关的基因产物可以分为两大类:第一类基因编码的产物包括离子通道蛋白、水通道蛋白、渗透调节因子(蔗糖、脯氨酸和甜菜碱等)合成酶等直接参与植物胁迫应答的基因产物;第二类基因编码的产物包括参与胁迫相关的信号传递和基因表达调节的蛋白因子,如蛋白激酶、转录因子等。其中,蛋白激酶在植物胁迫信号的感知、传递的调控中起着重要作用。
到目前为止,已发现的蛋白激酶约有300种左右,分子内都存在一个同源的由约270氨基酸残基构成的催化结构区。在细胞信号传导、细胞周期调控等系统中,蛋白激酶形成了纵横交错的网络。这类酶催化从ATP转移出磷酸并共价结合到特定蛋白质分子中某些丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基的羟基上,从而改变蛋白质、酶的构象和活性。
目前,在植物中已知的与胁迫相关的蛋白激酶主要有:丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶如MAPK(mitogen-activated protein kinase),CDPK(calcium-dependent protein kinase);酪氨酸蛋白激酶如Src家族、Tec家族、ZAP70、家族、JAK家族;还有一种丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸双特异性蛋白激酶,如DYRK相关的蛋白激酶,CDC25等。这三类蛋白激酶均有文献报道参与植物相应外界环境胁迫的信号传导过程,提高植物对外界逆境的适应能力。
根据蛋白激酶的磷酸化氨基酸残基的种类,蛋白激酶可以分为Ser/Thr蛋白激酶,Tyr蛋白激酶以及双特异性Ser/Thr/Tyr蛋白激酶。Ser/Thr蛋白激酶主要包括MAPK,CDPK,JNK等。这种类型的蛋白激酶目前研究的较多,并且在信号传导途径中起重要作用。而酪氨酸蛋白激酶分为两类,一类是非受体型酪氨酸蛋白激酶,以src基因产物为代表,此外还有Yes、Fyn、Lck、Fgr、Lyn、Fps/Fes及Ab1等;另一类是受体型酪氨酸蛋白激酶,根据它们的结构不同,受体型酪氨酸激酶可以分为9种类型。在动物细胞中,酪氨酸蛋白激酶往往参与程序性细胞死亡、癌变等重要细胞行为。植物中酪氨酸蛋白激酶研究较晚。Maya Mayrose等人的工作表明,西红柿中的双特异性激酶LeMPK3能够提高植物对病原体的抵抗。文献提出,在受到病原体的侵害后,LeMPK3激酶的活性首先提高,然后LeMPK3的mRNA的表达量也短暂的提高。2002年,Parvathi Rudrabhatla等人从花生cDNA文库中得到一个双特异性蛋白激酶,具有丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸蛋白激酶活性。并且发现,该激酶的mRNA表达水平以及激酶活性受到低温和高盐胁迫的诱导。但是其蛋白表达水平却没有明显的变化。在250mM浓度的NaCl处理24h下,STY的mRNA表达水平提高了20倍,在4℃条件下处理24h,其mRNA表达水平提高了50倍左右。在100mMABA处理下,STY表达量没有变化。
目前,在许多植物中都发现蛋白激酶参与抗病,抗逆境等信号传递过程(ParvathiRudrabhatla,2002;Lizhong Xiong,2003)。Parvathi Rudrabhatla等认为,花生中的一种STY激酶参与了花生对非生物胁迫的起始相应,证明了一种非MAPK途径的蛋白激酶级联信号传递过程在非生物胁迫中起重要作用。Lizhong Xiong等人认为,水稻蛋白激酶OsMAPK5能够提高水稻对低温,干旱,高盐以及病害等的抗性。而Jen Sheen认为,钙离子依赖的蛋白激酶CDPK(CDPK1 and CDPK1a)能够激活与植物抗逆境相关基因的启动子,参与植物逆境信号传导过程。Riichiro Yoshida等报道,在拟南芥中ABA诱导的蛋白激酶SnRK2在植物响应脱水胁迫的信号传导过程中起到重要的作用。由于植物的逆境耐性是由多基因调控的复杂性状,依靠导入单个功能性蛋白基因很难实现植物抗逆性的综合提高。因此,利用一个关键性转录因子促进多个功能基因的表达,从而增强植物的抗逆性,已经成为植物抗逆基因工程的研究热点。
综合目前的研究结果,蛋白激酶在植物响应逆境胁迫的信号传导途径中占有重要的地位。蛋白激酶通过自身的磷酸化提高或者降低自身的激酶活性,通过磷酸化底物提高或者降低底物蛋白的酶活性,然后底物蛋白又调控下游基因的酶活,形成一个级联调控途径。如RAS信号调控途径,在细胞受体酪氨酸蛋白激酶感受到配体的信号后,形成二聚体并发生自身磷酸化,激活RAS,然后由活化的RAS激活引起蛋白激酶的级联反应。这种级联调控是一种很精密很复杂的调控网络,蛋白激酶可能在上游作为一种开关在行使其功能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因。
本发明提供的一种蛋白,来源于小麦属小麦(Triticum aestivum L.),是如下(a)或(b):
(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;
(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的氨基酸序列组成的蛋白质。
上述蛋白中,一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。
上述序列表中序列1的氨基酸残基序列由1124个氨基酸残基组成。
编码上述蛋白的基因也是本发明保护的范围。
上述基因为如下1)-3)中任一一种的DNA分子:
1)序列表中序列2所示的DNA分子;
2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码与植物耐逆性相关蛋白的DNA分子;
3)与1)限定的DNA序列具有90%以上同源性,且编码与植物耐逆性相关蛋白的DNA分子。
上述严格条件为在6×SSC,0.5%SDS的溶液中,在65℃下杂交,然后用2×SSC,0.1%SDS和1×SSC,0.1%SDS各洗膜一次。
上述序列2由3375个核苷酸组成,开放阅读框架为自5′端第1至3375位。
含有上述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也是本发明保护的范围。
上述重组表达载体为将上述基因插入pBI121中得到的重组载体,具体为将序列表的序列2所示的DNA片段插入pBI121的SmaI和SpeI酶切识别位点之间得到的重组质粒。
扩增上述基因的全长或其任意片段的引物对也是本发明保护的范围,上述引物对由序列表中序列3所示的DNA分子和序列表中序列4所示的DNA分子组成。
上述的蛋白或上述基因或上述的重组表达载体在调控植物耐逆性中的应用也是本发明保护的范围。
上述应用中,所述调控植物耐逆性具体为提高植物耐逆性;所述耐逆具体为耐干旱、耐盐、耐高温和/或耐低温。
本发明的另一个目的是提供一种培育转基因植物的方法。
本发明提供的方法,是将上述基因导入目的植物中,得到转基因植物;所述转基因植物耐逆性高于所述目的植物。
上述基因通过上述重组表达载体导入所述目的植物中。
上述方法中,所述耐逆具体为耐干旱、耐盐、耐高温和/或耐低温。
上述方法中,所述高温为42度,所述低温为3度;
所述目的植物为双子叶植物或单子叶植物,所述双子叶植物具体为拟南芥。
上述耐干旱体现在提高萌发率、根长和/或株高;
上述耐高温体现在提高萌发率、根长和/或株高;
上述耐低温体现在提高萌发率和/或根长;
上述耐盐体现在提高萌发率、根长和/或株高。
本发明的实验证明,本发明发现的基因TaBRI在低温、干旱、高盐和高温的诱导下表达,且将TaBRI基因导入拟南芥中得到的转基因拟南芥,其对以上四种逆境的抗性高于野生型拟南芥,本发明提供的蛋白和基因为人为控制抗逆和耐逆相关基因的表达提供了基础,将在培育抗逆性和耐逆性增强的植物中发挥重要的作用。
附图说明
图1为转基因拟南芥干旱胁迫处理萌发、根长实验及后期生长的结果
图2为转基因拟南芥高温胁迫处理萌发、根长实验及后期生长的结果
图3为转基因拟南芥低温胁迫处理萌发和根长实验结果
图4为转基因拟南芥盐胁迫处理萌发、根长实验及后期生长的结果
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
下述实施例中的%,如无特殊说明,均为质量百分含量。
实施例1、TaBRI的克隆
一、TaBRI的克隆
将水培生长10天左右的普通小麦(Triticum aestivum L.)品种小白麦(Triticumaestivum cv.Xiaobaimai,公众可从中国农业科学院作物科学研究所获得,公众也可从国家种质资源库获得(编号为ZM242);提及小白麦的文献为:孙海桃等,小麦TaDREB6转录因子互作蛋白的筛选,中国农业科学,2011,44(22):4740-4747.;提及小白麦的文献为:Isolation and molecular characterization of the Triticum aestivum L.ethylene-responsive factor 1(TaERF 1)that increases multiple stress tolerance,Plant MolBiol(2007)65:719-732,Zhao Shi Xu,Lan Qin Xia,Ming Chen,Xian Guo Cheng,Rui YueZhang,Lian Cheng Li,Yun Xing Zhao,Yan Lu,Zhi Yong Ni,Li Liu,Zhi Gang Qiu,You ZhiMa)三叶期幼苗NaCl处理2小时,用液氮速冻,-80℃保存备用。
采用Trizol法(TianGen)提取小白麦叶片总RNA,第一链cDNA合成用反转录酶XL(AMV)。采用SMART法合成ds cDNA,PCR产物进行1.0%琼脂糖凝胶电泳检测。
通过5’RACE和3’RACE的方法获得序列表中的序列2。
该序列表中序列2所示的基因命名为TaBRI基因,其开放阅读框架为自序列表的序列2的5′端第1-3375位核苷酸,将该基因编码的蛋白命名为TaBRI蛋白,该蛋白的氨基酸序列为序列表中的序列1,由1124个氨基酸残基组成。
上述序列2也可以通过人工合成。
实施例2、TaBRI对植物耐逆性的影响
一、重组表达载体的构建
1、TaBRI基因的克隆
根据TaBRI基因的序列设计引物对(TaBRI-121F和TaBRI-121R),引物末端分别引入SmaI和SpeI酶切识别位点,
TaBRI-121F:5’-TGTCCCGGGTACATGGATTCCCTGCGGCT-3'(序列3);
TaBRI-121R:5’-TAAACTAGTCTAATCTTTCTCCTCCTTGGCTTCCT-3'(序列4)。
提取小白麦叶片总RNA,反转录得到cDNA为模板,用上述引物进行扩增,得到的PCR产物进行1.2%琼脂糖凝胶电泳,其大小为3.4Kb。将该PCR产物送去测序,该PCR产物具有序列表中序列2所示核苷酸,即为TaBRI基因。
采用Agarose Gel DNA Purification Kit Ver.2.0(TaKaRa公司,Code No.:DV807A)回收纯化3.4Kb大小的PCR产物。
2、重组表达载体的构建
①用限制性内切酶SmaI和SpeI(Promega,R6121,R6591)酶切步骤1回收纯化的PCR产物,回收酶切产物;
②用限制性内切酶SmaI和SpeI酶切植物真核表达载体pBI121(购自Clontech公司),回收载体骨架;
③将步骤①的酶切产物和步骤②的载体骨架连接,得到连接产物;
④将步骤③的连接产物电击转化TOP10菌株(Tiangen,CB104-03),37℃过夜培养,挑取阳性克隆提取质粒进行测序。
测序结果表明,该质粒为将序列表中的序列2所示的DNA片段插入pBI121载体的SmaI和SpeI酶切位点间得到的载体,将该质粒命名为pBI121-TaBRI。
二、转基因植物的获得
1、用上述重组质粒pBI121-TaBRI转化农杆菌C58(购自北京拜尔迪生物技术公司),得到重组农杆菌。
提取重组农杆菌的质粒送去测序,结果该质粒为pBI121-TaBRI,证明该重组菌为阳性重组农杆菌,将其命名为C58/pBI121-TaBRI。
2、将重组农杆菌C58/pBI121-TaBRI接种于YEP液体培养基中,28℃、3000rpm培养约30小时;
3、将步骤2的菌液转至YEP液体培养基(含50μg/ml利福平)中,28℃、300rpm培养约14小时(菌液OD600达到1.5-3.0);
4、收集菌体,4℃、4000g离心10min,用10%蔗糖(含0.02%silwet)稀释至OD600约为1.0;
5、将拟南芥哥伦比亚生态型Col-0(美国拟南芥信息资源网,以下简称为野生型拟南芥,购自SALK公司)整株与花盆一起倒扣在盛有步骤4的菌液的容器中,使花浸泡50s左右,浸泡完毕后,取出花盆,侧放于托盘中,盖上黑色塑料布,24hr后揭开塑料布,直立放置花盆,进行正常的光照培养,混收T0代转TaBRI拟南芥种子。将T0代转TaBRI拟南芥种子播种到含有50mg/ml卡那霉素的MS培养基上后得到4株T1代转TaBRI拟南芥幼苗。
采用同样的方法将空载体pBI121转入野生型拟南芥,得到T1代转空载体拟南芥。
分别将T1代转TaBRI拟南芥和T1代转空载体拟南芥播种、自交,直到得到T3代转TaBRI拟南芥和T3代转空载体拟南芥。
提取T3代转TaBRI拟南芥植株的DNA,以TaBRI-121F和TaBRI-121R为引物进行PCR检测,得到条带为3.4Kb的阳性T3代转TaBRI拟南芥植株。
提取T3代转空载体拟南芥的基因组DNA,用TaBRI-121F和TaBRI-121R为引物进行PCR扩增,没有得到3.4Kb的目的片段,说明T3代转空载体拟南芥构建成功。
三、转基因植物的耐逆性鉴定
1、干旱逆境胁迫处理鉴定实验
分别将编号为BRI的阳性T3代转TaBRI拟南芥种子、T3代转空载体拟南芥种子和野生型拟南芥种子(WT)播种在分别含有2%(质量体积比)PEG和4%(质量体积比)PEG的MS培养基中,然后移植盆栽培养,各取50个,实验重复三次,结果取平均值。
在播种后第10天观察MS培养基上的萌发结果如图1A所示,可以看出,T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子和野生型拟南芥种子(WT)在含2%和4%PEG的MS培养基中的萌发率均有所下降,但转基因拟南芥仍表现一定的优势。统计萌发率,结果如图1B所示,
T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子在含有2%PEG和4%PEG的MS培养基的萌发率分别为76%和68%;
野生型拟南芥(WT)种子在含有2%PEG和4%PEG的MS培养基的萌发率分别为74%和54%;
在播种后第15天统计根长(以主根长记),结果如图1C所示,
T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子在含有2%PEG和4%PEG的MS培养基的主根长分别为25cm和18cm;
野生型拟南芥(WT)种子在含有2%PEG和4%PEG的MS培养基的主根长分别为17cm和13cm;
在播种后第25天观察和统计株高,结果如图1D和1E所示,
T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子在含有2%PEG和4%PEG的MS培养基的株高分别为18cm和15cm;
野生型拟南芥(WT)种子在含有2%PEG和4%PEG的MS培养基的株高分别为10cm和7cm;
结果显示,转基因株系在2个不同PFG浓度处理下萌发率均高于野生型,2%PEG浓度处理时差异不明显,而4%PEG浓度处理时差异明显,转基因拟南芥萌发率为68%,而野生型拟南芥仅为54%。测量根长结果比较,2个不同浓度处理下转基因植株均为野生型植株的1.4倍以上。后期的生长转基因植株也优于野生型,且测量株高结果比较,转基因植株为野生型植株的1.8倍以上。
2、高温逆境胁迫种子萌发实验
分别将T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子和野生型拟南芥种子(WT)经42度高温处理0h、1h、2h和4h,再种在普通MS培养基上,然后移植盆栽培养,各取50个,实验重复三次,结果取平均值。
在播种后第10天观察普通MS培养基上的萌发结果如图2A所示,可以看出,T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子和野生型拟南芥种子(WT)随着处理时间的加长,萌发率均有所下降,但转基因株系仍表现一定的优势。统计萌发率如图2B所示,T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子经42度高温处理0h、1h、2h和4h的萌发率分别为60%、68%、65%和60%;
野生型拟南芥种子(WT)种子经42度高温处理0h、1h、2h和4h的萌发率分别为50%、50%、48%和30%;
在播种后第15天观察和统计主根长,结果如图2C和2D所示,
T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子经42度高温处理0h、1h、2h和4h的主根长度分别为19cm、22cm、14cm和16cm;
野生型拟南芥种子(WT)种子经42度高温处理0h、1h、2h和4h的主根长度分别为14cm、13cm、11cm和10cm;
在播种后第25天观察和统计株高,结果如图2E和2F所示,
T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子经42度高温处理0h、1h、2h和4h的株高分别为14.8cm、15.2cm、13.2cm和11.4cm;
野生型拟南芥种子(WT)种子经42度高温处理0h、1h、2h和4h的株高分别为14.9cm、11.1cm、10.8cm和9.2cm;
T3代转空载体拟南芥和野生型拟南芥的结果无显著差异。
结果显示,转基因株系在4个不同时间段的处理下萌发率均高于野生型,且野生型随着处理时间的加长萌发率明显下降,而转基因植株无明显变化,4h后野生型拟南芥萌发率仅有30%,而转基因拟南芥仍高达60%。测量根长结果比较,4个不同时间段处理下转基因植株均为野生型植株的1.3倍以上。后期的生长转基因植株也优于野生型,且测量株高结果比较,0h处理时转基因与野生型拟南芥无差异,高温处理后转基因植株为野生型植株的1.2倍以上。
3、低温逆境胁迫处理鉴定实验
分别将T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子、T3代转空载体拟南芥种子和野生型拟南芥种子(WT)经3度低温处理0h、0.5h、1h和2h,再种在普通MS培养基上,然后移植到盆栽培养,各取50个,实验重复三次,结果取平均值。
在播种后第10天观察萌发结果如图3A所示,可以看出,T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子和野生型拟南芥种子(WT)随着处理时间的加长,萌发率均有所下降,但转基因株系仍表现一定的优势。统计萌发率,结果如图3B所示,
T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子经3度低温处理0h、0.5h、1h和2h的萌发率分别为63%、77%、63%和68%;
野生型拟南芥种子(WT)种子经3度低温处理0h、0.5h、1h和2h的萌发率分别为45%、55%、60%、58%;
在播种后第15天统计根长(主根长度),结果如图3C所示,
T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子经3度低温处理0h、0.5h、1h和2h的根长分别为20cm、23cm、24cm和25cm;
野生型拟南芥种子(WT)种子经3度低温处理0h、0.5h、1h和2h的根长分别为19cm、17cm、15cm和14cm;
T3代转空载体拟南芥和野生型拟南芥的结果无显著差异。
结果显示,转基因株系在4个不同时间段的处理下萌发率均高于野生型,转基因株系在63%以上,而野生型植株在60%以下。测量根长结果比较,4个不同时间段处理下转基因植株均为野生型植株的1.5倍以上。
4、高盐逆境胁迫处理鉴定实验
分别将编号为BRI1-1、BRI1-2和BRI1-3的T3代转TaBRI拟南芥种子、T3代转空载体拟南芥种子和野生型拟南芥种子(WT)播种在分别含有0mM、50mM、100mM和150mM的MS培养基中,然后移植盆栽培养,每个株系各取50个,实验重复三次,结果取平均值。
在播种后第10天观察萌发结果如图4A所示,可以看出,编号为BRI1-1的T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子和野生型拟南芥种子(WT)随着浓度的加大萌发率均有所下降,但转基因株系仍表现一定的优势。
统计萌发率,结果如图4B所示,
编号为BRI1-1的T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子在含有0mM、50mM、100mM和150mM的MS培养基的萌发率分别为68%、64%、48%和38%;
野生型拟南芥种子(WT)种子在含有0mM、50mM、100mM和150mM的MS培养基的萌发率分别为66%、62%、38%、32%。
在播种后第15天观察和统计在含有50mM的MS培养基根长(主根),结果如图4C和4D所示,可以看出,编号为BRI1-1、BRI1-2和BRI1-6的T3代转TaBRI拟南芥的根长均大于野生型拟南芥。编号为BRI1-1、BRI1-2和BRI1-6的T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子在含有50mMNaCl的MS培养基的根长分别为24cm、27cm和27cm;
野生型拟南芥种子(WT)种子在含50mMNaCl的MS培养基的根长为18cm;
在播种后第20天观察在花盆中生长情况,结果如图4E,可以看出,T3代转TaBRI拟南芥(TaBRI)在含50mMNaCl处理后三个株系的生长情况均优于野生型拟南芥(WT)。
在播种后第20天观察和统计株高,结果如图4F和图4G所示,
编号为BRI1-1、BRI1-2和BRI1-6的T3代转TaBRI拟南芥(BRI)种子在含有50mMNaCl的MS培养基的株高分别为14.3cm、15.6cm和16.6cm;
野生型拟南芥种子(WT)种子在含50mMNaCl的MS培养基的株高为13cm。
T3代转空载体拟南芥和野生型拟南芥的结果无显著差异。
结果显示,转基因株系在4个不同盐浓度的处理下萌发率均高于野生型,在100mMNaCl处理下差异最为明显,转基因株系萌发率为48%,而野生型仅为38%。测量50mMNaCl处理下三个转基因株系与野生型拟南芥根长结果比较,转基因植株为野生型植株的1.2倍以上。后期的生长中观察叶片和株型,转基因明显比野生型拟南芥生长要好,株高为野生型植株的1.1倍以上。

Claims (4)

1.序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质或序列表中序列2所示的DNA分子在调控双子叶植物耐逆性中的应用;所述调控双子叶植物耐逆性为提高双子叶植物耐逆性;所述耐逆为耐干旱、耐盐、耐高温和/或耐低温。
2.一种培育转基因双子叶植物的方法,是将序列表中序列2所示的DNA分子导入目的双子叶植物中,得到转基因双子叶植物;所述转基因双子叶植物耐逆性高于所述目的双子叶植物;
所述耐逆为耐干旱、耐盐、耐高温和/或耐低温。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:序列表中序列2所示的DNA分子通过重组表达载体导入所述目的双子叶植物中;
所述重组表达载体为将序列表中序列2所示的DNA分子插入pBI121中得到的重组载体。
4.如权利要求2或3所述的方法,其特征在于:所述高温为42度,所述低温为3度;
所述双子叶植物为拟南芥。
CN201210201271.4A 2012-06-15 2012-06-15 植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用 Expired - Fee Related CN103509092B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210201271.4A CN103509092B (zh) 2012-06-15 2012-06-15 植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210201271.4A CN103509092B (zh) 2012-06-15 2012-06-15 植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103509092A CN103509092A (zh) 2014-01-15
CN103509092B true CN103509092B (zh) 2015-05-06

Family

ID=49892565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210201271.4A Expired - Fee Related CN103509092B (zh) 2012-06-15 2012-06-15 植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103509092B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101899103A (zh) * 2010-07-23 2010-12-01 北京市农林科学院 一种植物抗旱、耐盐相关蛋白TaNAC及其编码基因和应用
CN102234323A (zh) * 2010-04-27 2011-11-09 中国农业科学院作物科学研究所 植物耐逆性相关蛋白TaDREB3A及其编码基因和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102234323A (zh) * 2010-04-27 2011-11-09 中国农业科学院作物科学研究所 植物耐逆性相关蛋白TaDREB3A及其编码基因和应用
CN101899103A (zh) * 2010-07-23 2010-12-01 北京市农林科学院 一种植物抗旱、耐盐相关蛋白TaNAC及其编码基因和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
无.登录号:ABG43096.《NCBI》.2006,全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103509092A (zh) 2014-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Enhanced drought and salinity tolerance in transgenic potato plants with a BADH gene from spinach
Nakashima et al. Comparative functional analysis of six drought-responsive promoters in transgenic rice
Hou et al. A novel ABA-responsive TaSRHP gene from wheat contributes to enhanced resistance to salt stress in Arabidopsis thaliana
CN102234318B (zh) 植物耐逆性相关蛋白TaTPRPK1及其编码基因和应用
Liu et al. TaHsfA2-1, a new gene for thermotolerance in wheat seedlings: Characterization and functional roles
CN101743314A (zh) 具有增加的胁迫耐受性和产量的转基因植物
Li et al. Genomic identification of AP2/ERF transcription factors and functional characterization of two cold resistance-related AP2/ERF genes in celery (Apium graveolens L.)
Hao et al. Wheat mitogen-activated protein kinase gene TaMPK4 improves plant tolerance to multiple stresses through modifying root growth, ROS metabolism, and nutrient acquisitions
Kudo et al. Functional characterization and expression profiling of a DREB2-type gene from lettuce (Lactuca sativa L.)
Kuczyński et al. Chilling stress tolerance of two soya bean cultivars: Phenotypic and molecular responses
CN101809155A (zh) 具有增加的胁迫耐受性和产量的转基因植物
ES2423209T3 (es) Plantas que tienen un aumento de características relacionadas con el rendimiento y un método para elaboración de las mismas
CN105505932A (zh) 一种植物诱导型启动子及其应用
US10851382B2 (en) Synthetic promotor induced by abiotic stress, genetic construct containing same and plant cells transformed therewith
CN104726479B (zh) 大豆耐盐基因GmCBL3及其应用
Shuai et al. Cloning of a calcium-dependent protein kinase gene NtCDPK12, and its induced expression by high-salt and drought in Nicotiana tabacum
CN104910263B (zh) 植物耐逆性相关蛋白TaPPR及其编码基因与应用
CN103509766B (zh) 植物耐逆性相关蛋白TaPK及其编码基因和应用
CN102899333A (zh) 水稻盐胁迫相关基因sidp364及其编码蛋白与应用
CN103145816B (zh) 蛋白质激发子Hrip1在提高和改善植物的耐盐和抗旱能力中的应用
CN103509092B (zh) 植物耐逆性相关蛋白TaBRI及其编码基因和应用
CN114561396B (zh) 一种霸王耐热基因ZxDPB3-1及其在培育耐热作物中的应用
Tamirisa et al. Ectopic expression of pigeonpea cold and drought regulatory protein (CcCDR) in yeast and tobacco affords multiple abiotic stress tolerance
CN102234319B (zh) 植物耐逆性相关蛋白GmTPRPK1及其编码基因和应用
Zhong et al. Characterization and expression analysis of BcAMT1; 4, an ammonium transporter gene in flowering Chinese cabbage

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150506

Termination date: 20210615