CN108250279B - 热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用 - Google Patents

热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108250279B
CN108250279B CN201611224135.1A CN201611224135A CN108250279B CN 108250279 B CN108250279 B CN 108250279B CN 201611224135 A CN201611224135 A CN 201611224135A CN 108250279 B CN108250279 B CN 108250279B
Authority
CN
China
Prior art keywords
protein
plant
tolerance
sequence
plants
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.)
Active
Application number
CN201611224135.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108250279A (zh
Inventor
杨永青
郭岩
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.)
China Agricultural University
Original Assignee
China Agricultural University
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 China Agricultural University filed Critical China Agricultural University
Priority to CN201611224135.1A priority Critical patent/CN108250279B/zh
Publication of CN108250279A publication Critical patent/CN108250279A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108250279B publication Critical patent/CN108250279B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

本发明公开了热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用。本发明提供了热激蛋白Hsp17.6CII在如下A‑D中至少一种中的应用:A、调控植物耐盐性和/或耐碱性;B、调控CAT酶的活性;C、调控CAT酶在热胁迫下发生聚集;D、维持CAT酶在热胁迫下的折叠状态。本发明的实验证明,将Hsp17.6CII基因过表达到野生型拟南芥col‑0中得到的转基因植物,转入col‑0的转基因植物对盐碱的耐性高于野生型拟南芥col‑0,从而证明,Hsp17.6CII可以通过调控CAT提高植物对盐碱的耐性;另外,热激蛋白Hsp17.6CII在提高CAT酶的活性且抑制CAT酶在热胁迫下发生聚集。

Description

热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域,尤其涉及热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用。
背景技术
植物受到各种非生物胁迫时,细胞内的活性氧水平升高,通过信号级联系统传递信号,调控基因表达,促进植物对胁迫应答。但是,升高的活性氧需要及时被降解,以免对植物自身造成损伤。过氧化氢酶(CAT)通过降解H2O2调控细胞内活性氧的含量,参与到植物对逆境的响应过程中。在多种植物中都发现,CAT和盐胁迫有关,盐胁迫处理下,过氧化氢酶的活性升高,例如在水稻中过量表达大肠杆菌的过氧化氢酶KatE会提高水稻对盐胁迫的耐受性。同时CAT也参与到光胁迫的响应中。在光照强度较高时,过氧化氢酶cat2突变体中光呼吸作用大量产生的H2O2不能及时被清除,细胞内活性氧平衡遭到破坏,使cat2表现出明显的细胞死亡表型,叶片出现卷曲黄化;但提高CO2浓度可以将cat2的表型完全恢复,表明过氧化氢酶CAT2参与到拟南芥光呼吸过程中产生的H2O2的清除作用。此外,过氧化氢酶CAT也参与到植物对干旱的响应过程中。在小麦中,严重的干旱会使过氧化氢酶CAT的活性升高,同时,干旱会引起过氧化氢酶CAT1和CAT2转录下降,并且影响过氧化氢酶CAT1和CAT2的昼夜表达节律。以上研究结果都表明,CAT参与了植物响应各种外界胁迫的过程中,并且逆境胁迫下过氧化氢酶活性的维持也同样十分重要。
小分子热激蛋白sHsps是一组分子量为12-43kD,并且在C端含有一个保守的ACD结构域的一类蛋白。小分子热激蛋白sHsps具有分子伴侣的功能,在逆境胁迫条件下,小分子热激蛋白sHsps会形成大量的寡聚物,这些sHsps聚合体与目标蛋白结合以防止目标蛋白的损伤,小分子热激蛋白与Hsp100/Hsp70和Hsp60相互作用,保持目标蛋白的三维构象,保持其生物学功能。小分子热激蛋白最初发现被热胁迫诱导,现在已表明它在生物体内广泛分布,多种非生物逆境胁迫都会诱导sHsps的表达,sHsps的表达水平与植物的多种抗逆性密切相关。
据报道,目前我国存在盐碱化的土地面积几乎与我国可耕地面积相当,每年造成经济损失不可估量,并且盐碱化土地每年还在以很高的速度增加,每年会有大量土地因为耕作不善而退化为不适宜作物生长的盐碱地。如何改良作物,使农作物可以耐受盐碱地并且不影响作物的产量和品质,成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供如下1)-3)中任一种物质的用途。
本发明提供了如下1)-3)中任一种物质在如下A-D中至少一种中的应用:
A、调控植物耐盐性和/或耐碱性;
B、调控CAT酶的活性;
C、调控CAT酶在热胁迫下发生聚集;
D、维持CAT酶在热胁迫下的折叠状态;
1)蛋白Hsp17.6CII;
2)蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子;
3)含有蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
本发明另一个目的是提供如下1)-3)中任一种物质的另一个用途。
本发明提供了如下1)-3)中任一种物质在培育耐盐性和/或耐碱性提高的植物中的应用:
1)蛋白Hsp17.6CII;
2)蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子;
3)含有蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
上述应用中,所述蛋白Hsp17.6CII为如下(1)或(2):
(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质;
(2)将序列表中序列2所示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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。
上述应用中,所述蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子是如下1)至3)中任一所述的DNA分子:
1)序列表中序列1所示的DNA分子;
2)在严格条件下与1)所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子;
3)与1)所限定的DNA分子至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。
上述应用中,所述调控植物耐盐性和/或耐碱性为提高植物耐盐性和/或耐碱性;
或所述调控CAT酶的活性为提高CAT酶的活性,具体为提高CAT酶的水解H2O2的活性。
或所述调控CAT酶在热胁迫下发生聚集为抑制CAT酶在热胁迫下发生聚集。
上述应用中,所述植物为单子叶植物或双子叶植物;
或,所述双子叶植物具体为豆科植物或十字花科植物。
本发明第三个目的是提供一种培育耐盐性和/或耐碱性提高的转基因植物的方法。
本发明提供的方法,为提高目的植物中蛋白Hsp17.6CII活性,得到转基因植物;
所述转基因植物的耐盐性高于所述目的植物;
和/或,所述转基因植物的耐碱性高于所述目的植物。
上述方法中,所述提高目的植物中蛋白Hsp17.6CII活性为将蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子导入目的植物中。
上述方法中,所述蛋白Hsp17.6CII为如下(1)或(2):
(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质;
(2)将序列表中序列2所示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/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质;
或,所述蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子是如下1)至3)中任一所述的DNA分子:
1)序列表中序列1所示的DNA分子;
2)在严格条件下与1)所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子;
3)与1)所限定的DNA分子至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。
上述方法中,所述植物为单子叶植物或双子叶植物;
所述双子叶植物具体为豆科植物或十字花科植物。
本发明的实验证明,将Hsp17.6CII基因过表达到野生型拟南芥col-0、突变体nca1-3或cat2cat3中得到的转基因植物,转入col-0的转基因植物对盐碱的耐性高于野生型拟南芥col-0,转入突变体nca1-3或cat2cat3中得到的转基因植物的表型与未转基因前的nca1-3或cat2cat3拟南芥无显著差异,从而证明,Hsp17.6CII可以通过调控CAT提高植物对盐碱的耐性;另外,热激蛋白Hsp17.6CII在提高CAT酶的活性且抑制CAT酶在热胁迫下发生聚集。
附图说明
图1为热激蛋白Hsp17.6CII与过氧化氢酶CAT相互作用分析。
图2为热激蛋白Hsp17.6CII保持CAT2蛋白的活性和稳定性。
图3为Hsp17.6CII基因在植物在盐碱胁迫下的表型分析。
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,除特殊说明外,定量试验均设5个以上的重复实验。
实施例1、热激蛋白Hsp17.6CII在调控过氧化氢酶活性中的应用
一、热激蛋白Hsp17.6CII与过氧化氢酶CAT相互作用
体外和体内实验验证Hsp17.6CII与CAT相互作用。
在大肠杆菌原核系统单独表达拟南芥过氧化氢酶CAT,或者CAT与His-Hsp17.6CII共表达,然后用特异结合His标签的填料亲和层析Hsp17.6CII蛋白,分别用anti-His和anti-CAT2抗体检测Hsp17.6CII和CAT2蛋白,体外证明Hsp17.6CII可以和过氧化氢酶CAT相互作用(图1A)。
用免疫共沉淀的方法检测体内Hsp17.6CII与CAT相互作用。在Hsp17.6CII-6Myc过表达的拟南芥材料中用特异结合Myc标签的beads免疫沉淀Hsp17.6CII蛋白,分别用anti-His和anti-CAT2抗体检测Hsp17.6CII及共沉淀的CAT2蛋白,体内证明Hsp17.6CII可以和过氧化氢酶CAT相互作用(图1B)。
二、热激蛋白Hsp17.6CII保持CAT2蛋白的活性和稳定性
1、Hsp17.6CII可以激活CAT2水解H2O2的活性
分别纯化在大肠杆菌原核系统表达的Hsp17.6CII(氨基酸序列为序列2)与His-CAT2重组蛋白(序列3),检测CAT2蛋白降解H2O2的活性,以之前报道的过氧化氢酶CAT激活重组蛋白His-NCA1(序列4)为正对照。
使用碧云天过氧化氢酶检测试剂盒(产品编号:S0051)检测CAT2蛋白降解H2O2的活性,具体方法如下:
配置过氧化氢溶液:
试剂盒中的过氧化氢浓度约为1M,由于过氧化氢易降解,使用前需要将此过氧化氢稀释100倍,测定A240。根据公式计算过氧化氢浓度(mM)=22.94×A240。根据计算出的过氧化氢实际浓度配置浓度为250mM、5mM的过氧化氢溶液备用。
配制显色工作液:
将试剂盒中的显色底物在冰上溶解,分装,按照1:1000的比例加入过氧化物酶,混合均匀得到显色工作液。
样品制备:
将重组蛋白His-NCA1,His-CAT2和Hsp17.6CII蛋白用Ni-NTA agarose进行纯化。所有蛋白均换至50mM Tris-HCl(pH 8.0)缓冲液中,使样品蛋白终浓度定到1μg/μL。
测定过氧化氢标准曲线:
(1)取0、12.5、25、50、70μL配制好的5mM过氧化氢溶液至1.5mL离心管中,分别加入检测缓冲液,至最终体积为100μL,混匀。
(2)将上步配置的过氧化氢溶液各取4μL,加入到96孔板中。再加入200μL显色工作液。25℃至少孵育15-45分钟,测定A520
样品测定:
(1)取1-10μL样品至1.5mL离心管中,加入检测缓冲液,最终体积为40μL,混匀。再加入10μL 250mM过氧化氢溶液,用移液器迅速混匀。室温反应3分钟。
(2)加入450μL反应终止液,颠倒混匀以终止反应。在终止反应后15分钟内完成下面的步骤。
(3)在一个新的离心管内加入40μL检测缓冲液,再加入10μL上一步中的混合液,混匀。
(4)从上一步骤的50μL体系中取10μL加入到96孔板内。加入200μL显色工作液。
(5)25℃至少孵育15分钟后测定A520,但孵育时间不能超过45分钟。
计算:
(1)计算出标准曲线。
(2)根据标准曲线计算出样品中残余的过氧化氢摩尔数。
(3)样品过氧化氢酶酶活力(unit)=反应消耗过氧化氢量(μmol)×250/(3×样品体积×蛋白浓度)。1个酶活力单位(1unit)指在25℃,pH7.0的条件下,在1分钟内可以催化分解1微摩尔过氧化氢。
结果如图2A所示,与His-CAT重组蛋白相比,Hsp17.6CII可以激活CAT2水解H2O2的活性。
2、热激蛋白Hsp17.6CII保持CAT2蛋白的稳定性
Hsp17.6CII可以激活CAT2水解H2O2的活性,那么Hsp17.6CII是否通过与CAT相互作用影响了CAT的蛋白折叠状态或热聚集,具体检测方法。
检测方法:将重组蛋白His-NCA1(序列4),His-CAT2(序列3)和Hsp17.6CII蛋白(序列2)均溶解于50mM Tris-HCl(pH 8.0)缓冲液中,得到不同的蛋白溶液,各个溶液的浓度均为1μmol。
具体分为如下几组:
CAT2组:将10μL浓度为1μmol的His-CAT2蛋白溶液加在190μL的反应缓冲液(40mMHEPES,pH7.5)中,检测45℃下340nm处的吸收值;
CAT2+BSA组(1:10):将10μL浓度为1μmol的His-CAT2蛋白溶液和10μL浓度为10μmol的BSA加在180μL反应缓冲液(40mM HEPES,pH7.5)中,检测45℃下340nm处的吸收值;
CAT2+NCA1(1:1)组:将10μL浓度为1μmol的NCA1蛋白溶液和10μL浓度为1μmol的His-CAT2蛋白溶液加在180μL反应缓冲液(40mM HEPES,pH7.5)中,检测45℃下340nm处的吸收值;
CAT2+NCA1(1:5)组:将10μL浓度为1μmol的NCA1蛋白溶液和50μL浓度为1μmol的His-CAT2蛋白溶液加在140μL反应缓冲液(40mM HEPES,pH7.5)中,检测45℃下340nm处的吸收值;
CAT2+Hsp17.6CII组(1:1):将10μL浓度为1μmol的Hsp17.6CII蛋白溶液和10μL浓度为1μmol的His-CAT2蛋白溶液加在180μL反应缓冲液(40mM HEPES,pH7.5)中,检测45℃下340nm处的吸收值;
CAT2+Hsp17.6CII(1:5)组:将10μL浓度为1μmol的Hsp17.6CII蛋白溶液和50μL浓度为1μmol的His-CAT2蛋白溶液加在140μL反应缓冲液(40mM HEPES,pH7.5)中,检测45℃下340nm处的吸收值;
Hsp17.6CII组:将10μL浓度为1μmol的Hsp17.6CII蛋白溶液加在190μL反应缓冲液(40mM HEPES,pH7.5)中,检测45℃下340nm处的吸收值;
NCA1组:将10μL浓度为1μmol的NCA1蛋白溶液加在190μL反应缓冲液(40mMHEPES,pH7.5)中,检测45℃下340nm处的吸收值。
340nm处的吸收值与蛋白聚集成正相关。
吸收值越高,则在热胁迫下的CAT的聚集作用越大。
结果如图2B所示,可以看出,当不加Hsp17.6CII时,CAT聚集最快;当加入Hsp17.6CII时,热诱导的CAT的聚集作用减弱,并且这种减弱作用有剂量依赖效应,随着Hsp17.6CII量的增加而加强;表明,热诱导的CAT2的聚集作用能够被Hsp17.6CII抑制,并且同样具有剂量依赖效应。这些结果说明Hsp17.6CII具有分子伴侣活性,能够与CAT2相互作用维持CAT2的蛋白折叠状态。
实施例2、Hsp17.6CII基因在植物耐盐碱中的应用
一、转Hsp17.6CII拟南芥的获得及鉴定
1、重组质粒的制备
人工合成序列表中序列1所示的Hsp17.6CII基因,将其插入pCAMBIA1307载体(Cambia VZC0323)的BamHI酶切位点间,得到重组质粒pCAMBIA1307-Hsp17.6CII,编码蛋白Hsp17.6CII(氨基酸序列为序列2)。
2、重组菌的制备
将重组质粒pCAMBIA1307-Hsp17.6CII用电击法导入农杆菌GV3101,得到重组菌。
提取重组菌的质粒,经过测序,该质粒为pCAMBIA1307-Hsp17.6CII,将含有该质粒的重组菌命名为GV3101/pCAMBIA1307-Hsp17.6CII,即为重组农杆菌。
3、转Hsp17.6CII拟南芥的获得
将重组农杆菌GV3101/pCAMBIA1307-Hsp17.6CII培养至对数期,然后用抽真空法将其转化哥伦比亚生态型拟南芥(col-0)(种子购自Arabidopsis Biological ResourceCenter(ABRC))花中,经培育后收获种子,将种子播于含潮霉素(50mg/L)的MS筛选培养基上,待筛选得到的T1代植株长至6叶时移到蛭石上生长,收获T1代单株,各单株种子分别播种,用相同的MS筛选培养基继续筛选以观察T2代的分离情况,如此重复数代直至获得遗传稳定的转基因纯合株系,获得T3代转Hsp17.6CII拟南芥col-0。
采用同样的方法将重组农杆菌GV3101/pCAMBIA1307-Hsp17.6CII转化突变体nca1-3(nca1-3又名hphd1,突变体种子于2014年09月16日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮编100101),保藏号CGMCC No.9599,分类命名为拟南芥(Arabidopsisthaliana)),突变体cat2cat3(cat2(SALK_076998)和cat3(SALK_092911)单突变体从TAIR(The Arabidopsis Information Resource),即拟南芥信息资源网站订购,突变体号为cat2(SALK_076998)和cat3(SALK_092911),双突变体cat2cat3是将cat2(SALK_076998)和cat3(SALK_092911)单突变体进行杂交获得的),将重组农杆菌GV3101/pCAMBIA1307-Hsp17.6CII转化突变体cat2cat3突变体的花,得到T3代转Hsp17.6CII拟南芥nca1-3和T3代转Hsp17.6CII拟南芥cat2cat3。
采用同样的方法将空载体pCAMBIA1307载体转化哥伦比亚生态型拟南芥(col-0),得到T3代转空载体拟南芥。
4、转Hsp17.6CII拟南芥的鉴定
分别提取T3代转空载体拟南芥、T3代转Hsp17.6CII拟南芥col-0、T3代转Hsp17.6CII拟南芥nca1-3和T3代转Hsp17.6CII拟南芥cat2cat3的基因组DNA作为模板,用Hsp17.6CII基因特异引物前端引物5’ATGGATTTAGGAAGGTTTCCAATAAT 3’,反端引物5’TCAAGCAACTTGAACTTGAATTG 3’进行RT-PCR扩增。
以Actin基因为内参基因,内参引物为Actin前端引物5’GATGCCCAGAAGTCTTGTTCC3’,反端引物5’ACCACCGATCCAGACACTGTACTTCC 3’。
以野生型拟南芥(col-0)、拟南芥nca1-3和拟南芥cat2cat3为对照。
结果,与各自对照相比,T3代转Hsp17.6CII拟南芥、T3代转Hsp17.6CII拟南芥nca1-3和T3代转Hsp17.6CII拟南芥cat2cat3中Hsp17.6CII的表达量提高。
T3代转空载体拟南芥与野生型拟南芥(col-0)结果无显著差异。
二、转Hsp17.6CII拟南芥的功能研究
将拟南芥nca1-3突变体、拟南芥cat2cat3突变体、野生型拟南芥Col-0、T3代转空载体拟南芥、T3代转Hsp17.6CII拟南芥col-0(Hsp17.6CII OE in col-0)株系5#、16#、T3代转Hsp17.6CII拟南芥nca1-3和T3代转Hsp17.6CII拟南芥cat2cat3种子点在普通MS培养基上生长7天后分别转移到pH7.3的MS培养基和含有75mM NaCl的MS培养基上,光箱中培养12天后观察表型。
pH7.3的MS培养基为将pH值为5.8MS培养基的调节为pH为7.3,得到的培养基。
含有75mM NaCl的MS培养基为将NaCl和MS培养基混匀,得到培养基,且NaCl在培养基中的浓度为75mM,pH值为5.8。
1、表型检测
检测表型,结果如图3A-3F所示,在pH值为7.3的MS培养基和含有75mM NaCl的MS培养基上,与野生型拟南芥Col-0相比,T3代转Hsp17.6CII拟南芥col-0(Hsp17.6CII OE incol-0)株系5#、16#的根长增加,表明Hsp17.6CII增加植物的抗盐碱能力;
而在nca1-3或cat2cat3突变体中过表达Hsp17.6CII不能回补nca1-3或cat2cat3的盐碱敏感表型,表明Hsp17.6CII增加植物的抗盐碱能力是通过NCA1和CAT起作用的。
2、鲜重
称取各个株系的鲜重,结果如图3G-L所示,在pH值为7.3的MS培养基和含有75mMNaCl的MS培养基上,与野生型拟南芥Col-0相比,T3代转Hsp17.6CII拟南芥col-0(Hsp17.6CII OE in col-0)株系5#、16#的鲜重增加,表明Hsp17.6CII增加植物的抗盐碱能力;
而在nca1-3或cat2cat3突变体中过表达Hsp17.6CII不能回补nca1-3或cat2cat3的盐碱敏感表型,表明Hsp17.6CII增加植物的抗盐碱能力是通过NCA1和CAT起作用的。
序列表
<110> 中国农业大学
<120>热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用
<160> 4
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 155
<212> PRT
<213>Artificial sequence
<400> 1
Met Asp Leu Gly Arg Phe Pro Ile Ile Ser Ile Leu Glu Asp Met Leu
1 5 10 15
Glu Val Pro Glu Asp His Asn Asn Glu Lys Thr Arg Asn Asn Pro Ser
20 25 30
Arg Val Tyr Met Arg Asp Ala Lys Ala Met Ala Ala Thr Pro Ala Asp
35 40 45
Val Ile Glu His Pro Asn Ala Tyr Ala Phe Val Val Asp Met Pro Gly
50 55 60
Ile Lys Gly Asp Glu Ile Lys Val Gln Val Glu Asn Asp Asn Val Leu
65 70 75 80
Val Val Ser Gly Glu Arg Gln Arg Glu Asn Lys Glu Asn Glu Gly Val
85 90 95
Lys Tyr Val Arg Met Glu Arg Arg Met Gly Lys Phe Met Arg Lys Phe
100 105 110
Gln Leu Pro Glu Asn Ala Asp Leu Asp Lys Ile Ser Ala Val Cys His
115 120 125
Asp Gly Val Leu Lys Val Thr Val Gln Lys Leu Pro Pro Pro Glu Pro
130 135 140
Lys Lys Pro Lys Thr Ile Gln Val Gln Val Ala
145 150 155
<210> 2
<211> 468
<212> DNA
<213>Artificial sequence
<400> 2
atggatttag gaaggtttcc aataatctca atcctcgaag acatgcttga agtccccgaa 60
gaccacaaca acgagaagac ccgcaacaac ccttcacgag tttacatgcg agacgctaag 120
gcaatggctg ctacacctgc tgacgtcatc gagcacccta acgcatatgc attcgtcgtg 180
gacatgcctg gaatcaaagg agatgagatc aaggttcagg tcgagaacga caatgtgctt 240
gtggtgagtg gagagaggca gagagagaac aaagaaaacg aaggtgtgaa gtatgtgagg 300
atggagagaa gaatgggtaa gttcatgagg aagtttcagt tgcctgaaaa tgcagatttg 360
gacaagatct ctgctgtttg tcatgacggt gtgttgaagg ttactgttca gaaacttcct 420
cctccggaac caaagaaacc aaagacaatt caagttcaag ttgcttga 468
<210> 3
<211> 492
<212> PRT
<213> Artificial sequence
<400> 3
Met Asp Pro Tyr Lys Tyr Arg Pro Ala Ser Ser Tyr Asn Ser Pro Phe
1 5 10 15
Phe Thr Thr Asn Ser Gly Ala Pro Val Trp Asn Asn Asn Ser Ser Met
20 25 30
Thr Val Gly Pro Arg Gly Pro Ile Leu Leu Glu Asp Tyr His Leu Val
35 40 45
Glu Lys Leu Ala Asn Phe Asp Arg Glu Arg Ile Pro Glu Arg Val Val
50 55 60
His Ala Arg Gly Ala Ser Ala Lys Gly Phe Phe Glu Val Thr His Asp
65 70 75 80
Ile Ser Asn Leu Thr Cys Ala Asp Phe Leu Arg Ala Pro Gly Val Gln
85 90 95
Thr Pro Val Ile Val Arg Phe Ser Thr Val Ile His Glu Arg Gly Ser
100 105 110
Pro Glu Thr Leu Arg Asp Pro Arg Gly Phe Ala Val Lys Phe Tyr Thr
115 120 125
Arg Glu Gly Asn Phe Asp Leu Val Gly Asn Asn Phe Pro Val Phe Phe
130 135 140
Ile Arg Asp Gly Met Lys Phe Pro Asp Met Val His Ala Leu Lys Pro
145 150 155 160
Asn Pro Lys Ser His Ile Gln Glu Asn Trp Arg Ile Leu Asp Phe Phe
165 170 175
Ser His His Pro Glu Ser Leu Asn Met Phe Thr Phe Leu Phe Asp Asp
180 185 190
Ile Gly Ile Pro Gln Asp Tyr Arg His Met Asp Gly Ser Gly Val Asn
195 200 205
Thr Tyr Met Leu Ile Asn Lys Ala Gly Lys Ala His Tyr Val Lys Phe
210 215 220
His Trp Lys Pro Thr Cys Gly Val Lys Ser Leu Leu Glu Glu Asp Ala
225 230 235 240
Ile Arg Val Gly Gly Thr Asn His Ser His Ala Thr Gln Asp Leu Tyr
245 250 255
Asp Ser Ile Ala Ala Gly Asn Tyr Pro Glu Trp Lys Leu Phe Ile Gln
260 265 270
Ile Ile Asp Pro Ala Asp Glu Asp Lys Phe Asp Phe Asp Pro Leu Asp
275 280 285
Val Thr Lys Thr Trp Pro Glu Asp Ile Leu Pro Leu Gln Pro Val Gly
290 295 300
Arg Met Val Leu Asn Lys Asn Ile Asp Asn Phe Phe Ala Glu Asn Glu
305 310 315 320
Gln Leu Ala Phe Cys Pro Ala Ile Ile Val Pro Gly Ile His Tyr Ser
325 330 335
Asp Asp Lys Leu Leu Gln Thr Arg Val Phe Ser Tyr Ala Asp Thr Gln
340 345 350
Arg His Arg Leu Gly Pro Asn Tyr Leu Gln Leu Pro Val Asn Ala Pro
355 360 365
Lys Cys Ala His His Asn Asn His His Glu Gly Phe Met Asn Phe Met
370 375 380
His Arg Asp Glu Glu Val Asn Tyr Phe Pro Ser Arg Tyr Asp Gln Val
385 390 395 400
Arg His Ala Glu Lys Tyr Pro Thr Pro Pro Ala Val Cys Ser Gly Lys
405 410 415
Arg Glu Arg Cys Ile Ile Glu Lys Glu Asn Asn Phe Lys Glu Pro Gly
420 425 430
Glu Arg Tyr Arg Thr Phe Thr Pro Glu Arg Gln Glu Arg Phe Ile Gln
435 440 445
Arg Trp Ile Asp Ala Leu Ser Asp Pro Arg Ile Thr His Glu Ile Arg
450 455 460
Ser Ile Trp Ile Ser Tyr Trp Ser Gln Ala Asp Lys Ser Leu Gly Gln
465 470 475 480
Lys Leu Ala Ser Arg Leu Asn Val Arg Pro Ser Ile
485 490
<210> 4
<211> 405
<212> PRT
<213>Artificial sequence
<400>4
Met Thr Thr Thr Ser Val Cys Pro Phe Ser Lys Ala Ala Arg Pro Asp
1 5 10 15
Asp Gly Ser Thr Arg Lys Gln Gly Glu Ile Thr Ala Ser Gly Cys Pro
20 25 30
Phe Ser Lys Ala Ala Arg Pro Asp Asp Ala Ser Ala Arg Lys Gln Gly
35 40 45
Glu Thr Thr Ala Ser Gly Cys Pro Phe Ser Lys Ser Ala Arg Pro Asp
50 55 60
Glu Asn Gly Ser Lys Gly Cys Pro Glu Gln Glu Gly Asn Leu Asn Lys
65 70 75 80
Asp Ser Thr Asp Ser Ala Thr Val Pro Ala Lys Cys Pro Phe Gly Tyr
85 90 95
Asp Ser Gln Thr Phe Lys Leu Gly Pro Phe Ser Cys Met Leu Cys Gln
100 105 110
Ala Leu Leu Tyr Glu Ser Ser Arg Cys Val Pro Cys Thr His Val Phe
115 120 125
Cys Lys Val Cys Leu Thr Arg Phe Lys Asp Cys Pro Leu Cys Gly Ala
130 135 140
Asp Ile Glu Ser Ile Glu Val Asp Glu Asn Leu Gln Lys Met Val Asp
145 150 155 160
Gln Phe Ile Glu Gly His Ala Arg Ile Lys Arg Ser Val Val Asn Gly
165 170 175
Thr Glu Lys Glu Glu Val Glu Asn Asp Asn Lys Lys Val Ile Tyr Ala
180 185 190
Asp Val Ser Met Glu Arg Gly Ser Phe Leu Val Gln Gln Ala Met Arg
195 200 205
Ala Phe Ser Ala Gln Asn Tyr Glu Ser Ala Lys Ser Arg Leu Ala Met
210 215 220
Cys Thr Glu Asp Ile Arg Asp Gln Leu Gly Arg Glu Gly Asn Thr Pro
225 230 235 240
Glu Leu Cys Ser Gln Leu Gly Ala Val Leu Gly Met Leu Gly Asp Cys
245 250 255
Ser Arg Ala Met Gly Asp Ser Ser Ser Ala Val Lys His Phe Glu Glu
260 265 270
Ser Val Glu Phe Leu Met Lys Leu Pro Leu Asn Asp Leu Glu Ile Thr
275 280 285
His Thr Leu Ser Val Ser Leu Asn Lys Ile Gly Asp Leu Lys Tyr Tyr
290 295 300
Asp Glu Asp Leu Gln Ala Ala Arg Ser Tyr Tyr Asp Arg Ala Leu Asn
305 310 315 320
Val Arg Arg Asp Ala Met Lys His His Pro Asn Ala Pro Ser Gln Ile
325 330 335
Leu Asp Val Ala Val Ser Leu Ala Lys Val Ala Asp Ile Asp Arg Thr
340 345 350
Leu Gln Asn Glu Val Ala Ala Thr Asp Gly Phe Lys Glu Gly Met Arg
355 360 365
Leu Leu Glu Ser Leu Lys Leu Asp Ser Glu Asp Ser Ala Leu Glu Gln
370 375 380
Arg Arg Leu Ser Val Leu Glu Phe Leu Lys Lys Gln Val Glu Thr Asp
385 390 395 400
Ala Glu Thr Ala Leu
405

Claims (9)

1.如下1)-3)中任一种物质在如下A-D中至少一种中的应用:
A、调控植物耐盐性和/或耐碱性;
B、调控CAT酶的活性;
C、调控CAT酶在热胁迫下发生聚集;
D、维持CAT酶在热胁迫下的折叠状态;
1)蛋白Hsp17.6CII;
2)蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子;
3)含有蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌;
所述蛋白Hsp17.6CII为由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述调控植物耐盐性和/或耐碱性为提高植物耐盐性和/或耐碱性;
或所述调控CAT酶的活性为提高CAT酶的活性;
或所述调控CAT酶在热胁迫下发生聚集为抑制CAT酶在热胁迫下发生聚集。
3.如下1)-3)中任一种物质在培育耐盐性和/或耐碱性提高的植物中的应用:
1)蛋白Hsp17.6CII;
2)蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子;
3)含有蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌;
所述蛋白Hsp17.6CII为由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质。
4.根据权利要求1或3所述的应用,其特征在于:
所述蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子是序列表中序列2所示的DNA分子。
5.根据权利要求1或3所述的应用,其特征在于:所述植物为豆科植物或十字花科植物。
6.一种培育耐盐性和/或耐碱性提高的转基因植物的方法,为提高目的植物中蛋白Hsp17.6CII活性,得到转基因植物;
所述转基因植物的耐盐性高于所述目的植物;
和/或,所述转基因植物的耐碱性高于所述目的植物;
所述蛋白Hsp17.6CII为由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述提高目的植物中蛋白Hsp17.6CII活性为将蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子导入目的植物中。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于:
所述蛋白Hsp17.6CII编码核酸分子是序列表中序列2所示的DNA分子。
9.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于:所述植物为豆科植物或十字花科植物。
CN201611224135.1A 2016-12-27 2016-12-27 热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用 Active CN108250279B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611224135.1A CN108250279B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611224135.1A CN108250279B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108250279A CN108250279A (zh) 2018-07-06
CN108250279B true CN108250279B (zh) 2020-02-14

Family

ID=62719078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611224135.1A Active CN108250279B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108250279B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112430259B (zh) * 2019-08-22 2022-03-15 中国农业科学院作物科学研究所 小麦盐胁迫相关蛋白TaCSN5及其编码基因与应用
CN111778226B (zh) * 2020-07-21 2022-04-05 东北师范大学 一种水稻耐碱胁迫相关的质膜H+-ATPase蛋白及其应用
CN114656545B (zh) * 2020-12-23 2023-03-21 中国农业大学 蛋白aldh3、相关生物材料、其应用以及植物育种方法
CN113621040B (zh) * 2021-09-01 2022-04-05 南京农业大学 杜梨耐盐基因PbHSF3A及其在植物耐盐遗传改良中的应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103897047A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 中国科学院植物研究所 蛋白BhHSP70-1及其编码基因与应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103897047A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 中国科学院植物研究所 蛋白BhHSP70-1及其编码基因与应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Activation of catalase activity by a peroxisome-localized small heat shock protein Hsp17.6CII;Guannan Li等;《Journal of Genetics and Genomics》;20170812;第395-404页 *
AtsHsp17.6-CⅠ和 AtsHsp17.6-CⅡ基因对非生物胁迫的应答研究;曾卫军等;《植物研究》;20121231;第744 ~749页 *
Identification and Characterization of a Stress-Inducible and a Constitutive Small Heat-Shock Protein Targeted to the Matrix of Plant Peroxisomes;Changle Ma等;《Plant Physiology》;20060531;第47–60页 *
Over-expression of JrsHSP17.3 Gene from Juglans regia Confer the Tolerance to Abnormal Temperature and NaCl Stresses;Meizhi Zhai等;《J. Plant Biol.》;20161031;第549-558页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108250279A (zh) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010234125B2 (en) Rice zinc finger protein transcription factor DST and use thereof for regulating drought and salt tolerance
CN111206041B (zh) OsBAK1P基因在控制水稻抗旱性中的应用
CN102676575A (zh) 具有增强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法
CN108250279B (zh) 热激蛋白Hsp17.6CII在调控植物耐盐碱中的应用
CN111018959B (zh) Bmdr蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用
CN110157718B (zh) 一种来源于玉米的硝态氮调控基因ZmNRG2.7及其用途
CN110904071A (zh) Raf49蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用
CN105039280A (zh) 一个拟南芥lrr-rlk蛋白激酶及其应用
US20100031388A1 (en) Mutant histidine kinase that confers spontaneous nodulation in plants
CN108949786A (zh) 拟南芥e3泛素连接酶编码基因atl27在调控植物耐盐性能中的应用
CN113621625B (zh) 芝麻SiERF103基因在增强植物抗性中的应用
CN117264964A (zh) 小麦TaGSKB蛋白及其编码基因在调控植物耐逆性中的应用
CN107475264B (zh) Dgm1蛋白在提高植物根毛生成能力中的应用
CN109721649A (zh) 一种水稻株型调控相关基因、蛋白质与应用
CN107326035B (zh) 一种调控水稻粒型和叶色的去泛素化酶基因ubp5及其应用
CN111826364B (zh) 一种抗病虫害相关基因及其应用
CN109096380B (zh) OsBICs基因在调控植物株高、开花时间中的应用
CN115044592B (zh) 一种调控玉米株型和瘤黑粉病抗性的基因ZmADT2及其编码蛋白和应用
CN112708603B (zh) 水稻are2基因在植物氮代谢调控中的应用
CN111826391A (zh) 一种nhx2-gcd1双基因或其蛋白的应用
CN111560055B (zh) 水稻基因OsLAT3在调节敌草快的吸收累积中的应用
CN114456242A (zh) Prp蛋白及其编码基因和应用
WO2021047377A1 (zh) Tpst基因在调控植物性状中的应用
CN112608938A (zh) OsAO2基因在控制水稻抗旱性中的应用
CN111454346B (zh) 一种来源于大麦的参与硝态氮调控的转录因子HvNLP2及其用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant