CN116284290B - 燕子花花期调控基因IlWRKY22及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种来源于燕子花花被片转录因子IlWRKY22。本发明提供了一种燕子花WRKY转录因子基因IlWRKY22。构建IlWRKY22基因的过表达载体,经过农杆菌介导的遗传转化,将过表达载体转入野生型拟南芥与烟草,能够明显推迟转基因拟南芥与烟草开花。IlWRKY22基因可应用于作物的基因工程遗传育种,培育晚花的品种。
Description
技术领域
本发明属于植物基因工程技术领域,具体涉及一种燕子花花期调控基因IlWRKY22及其应用。
背景技术
燕子花(Iris laevigata)是鸢尾科鸢尾属多年生草本花卉,主要分布在我国东北地区,是非常优良的耐寒花卉。燕子花喜酸性、肥沃、潮湿的土壤。花期为早春至初夏,其花色艳丽、花形优美,具有很高的观赏价值。
花的形成标志着植物从营养生长开始向生殖生长进行转变,该过程是由遗传因子和环境因子协同调节的复杂过程,它直接影响植株个体的生长发育和繁衍,关系到农作物的产量,对园林植物而言,花朵何时绽放意味着植物的重要观赏性状何时能在园林景观中呈现。因此,研究开花时间对园林花卉的生产发展具有重要价值。
WRKY转录因子是近些年发现的植物特有的、数量较多的转录因子家族之一。大多数WRKY转录因子都被证明参与了植物应对生物与非生物胁迫的响应过程。如连接水杨酸和茉莉酸的信号转导通路,增强对白粉病菌的抗性、调控植物抗毒素的合成等方面,在花期调控方面,拟南芥的WRKY13基因在早期多表达,抑制开花,而WRKY12基因促进开花,而对燕子花IlWRKY转录因子关于花期调控的未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够推迟花期的燕子花IlWRKY转录因子(即IlWRKY22基因)及其应用,在培育晚花种类植物具有一定作用。
本发明采用对燕子花WRKY家族基因分析的方法,筛选得到转录因子IlWRKY22基因。IlWRKY22基因的核苷酸序列为序列表中SEQ ID NO.1,其核苷酸序列全长840 bp,编码279 个氨基酸,其氨基酸序列为序列表中SEQ ID NO.2。构建了pCAMBIA1300-IlWRKY22-GFP植物过表达载体。通过冻转法将pCAMBIA1300-IlWRKY22-GFP转入到农杆菌GV3101中,用蘸花法转入到拟南芥中、叶盘法转入到烟草中,通过PCR鉴定确认目的基因都成功插入到拟南芥和烟草的基因组,采用qRT-PCR的方法筛选获得拟南芥T3代和烟草T1代的高表达株系,并观察过表达IlWRKY22植株开花情况,IlWRKY22基因推迟拟南芥的开花比对照晚了4.1 d,并且延迟了烟草的花期。
本发明目的按以下技术方案实现:
一种燕子花开花调控基因IlWRKY22,其核苷酸序列为序列表中SEQ ID NO.1。
本发明提供了含有上述编码基因的载体。
本发明提供了上述基因在抑制开花方面的应用。
本发明具有收益如下:
本发明成功克隆了燕子花IlWRKY22基因,进一步证明了IlWRKY22基因能够抑制燕子花的开花时间,对于全面理解植物中WRKY转录因子的生物学功能具有重要意义。
本发明不仅丰富了燕子花花期调控理论,也可用于基因育种调控花期。
附图说明
附图 1是IlWRKY22基因的克隆琼脂糖凝胶电泳图;其中:泳道1为DL2000 marker,泳道2、3为IlWRKY22基因PCR结果。
附图2是野生型和过表达IlWRKY22基因拟南芥的开花表型图。
附图3是野生型和过表达IlWRKY22基因烟草的开花表型图。
具体实施方式
下面实例为对本发明的技术方案作进一步进行详细描述,但不用来限制本发明的保护范围。
实施例1:燕子花IlWRKY22基因的过表达载体的构建和遗传转化拟南芥。
本发明所用的过表达载体是pCAMBIA1300-GFP,插入IlWRKY22基因片段,得到的pCAMBIA1300-IlWRKY22-GFP植物过表达载体。IlWRKY22的过表达载体的构建步骤如下:以燕子花花被片的cDNA为模板,根据IlWRKY22的序列设计上游引物:5’-CTCCCAACAAACTCTCTCCCTAG-3’和下游引物5’- CAACAAAATAATCAGCTTGCCCC-3’,使用TOYOBO公司KOD Plus高保真酶进行PCR扩增后获得目的片段(图1),PCR程序退火温度56 ℃,详细方法参照KOD Plus高保真酶使用说明书。克隆载体选择平末端克隆载体TRAN公司pEASY ®-Blunt Zero Cloning Kit,将4 µL纯化后PCR扩增片段与1 µL的pEASY ®-Blunt ZeroCloning Kit载体混合,30 ℃下连接10 min,后将5 µL连接产物42 ℃转化到大肠杆菌感受态DH5α。
植物过表达载体pCAMBIA1300-IlWRKY22-GFP的构建,分析设计pCAMBIA1300-GFP载体无缝克隆的同源臂序列,依据正确克隆的IlWRKY22序列设计上游同源臂引物:5’-TTG ATACATATGCCCGTCGACTTCTCTCCATCCCCTCTTT-3’、下游同源臂引物:5’-CCCTTGCTCACCATGGA TCCGCTCCCACCACCGGCAACGG-3’,上述引物保留pCAMBIA1300-GFP的BamHⅠ、和SalⅠ 酶切位点。
以燕子花IlWRKY22测序鉴定正确的克隆质粒为模板,使用KOD Plus高保真酶进行PCR扩增后获得添加pCAMBIA1300-GFP载体同源臂的目的基因片段。使用TaKaRa公司的限制性核酸内切酶BamHⅠ和SalⅠ线性化pCAMBIA1300-GFP载体质粒,获得线性化pCAMBIA1300-GFP载体。采用同源臂重组方法构建pCAMBIA1300-IlWRKY22-GFP植物过表达载体,重组酶选用Vazyme公司Exnase Ⅱ,具体载体和目的片段的使用量根据Exnase Ⅱ产品使用说明书提供的公式计算得出,用PCR仪控温37 ℃连接30 min后转化大肠杆菌感受态DH5α,并挑取单克隆点进行菌液PCR及其测序验证,上游验证引物为:5’-AACTTGTGGCCGTTTACGTCG-3’, 下游验证引物为:5’-TTTGGAGAGAACACGGGGGAC-3’,最终获得正确的植物过表达载体pCAMBIA1300-IlWRKY22-GFP。通过冻转法将重组质粒pCAMBIA1300-IlWRKY22-GFP转入到农杆菌GV3101感受态细胞中。
采用花序侵染法将IlWRKY22遗传转化拟南芥,选取鉴定正确的阳性农杆菌株,用LB液体培养基(含25 mg·L-1的Rif,50 mg·L-1的Kana)过夜振荡培养,菌液的OD600到0.7时用离心机5000 rpm离心10 min收集菌体,用侵染培养液(5 %蔗糖+3 % Silwet L-77)重悬;剪去拟南芥已开放的花序和果荚,将拟南芥花序浸泡在菌液中1 min左右,植株遮光培养24h后正常培养直至收获T0代种子。无菌环境下使用含25 mg·L-1的潮霉素的1/2 MS培养基筛选阳性转基因植株,后入土栽培,取少量叶片提取DNA检测阳性植株,方法参照DNA提取试剂盒的操作步骤。继续培养正确的阳性拟南芥植株,直到收获T1代种子,每个植株单株收种。按照T0代的方法筛选,本发明一直到收取T3代拟南芥的种子,用于验证IlWRKY22功能。
实施例2:过表达IlWRKY22拟南芥和野生型拟南芥花期比较。
无菌环境下将消毒后的转基因拟南芥、转空载体拟南芥和野生型拟南芥种子播种于点在含25 mg·L-1的Hyg的1/2 MS筛选培养基上。消毒方法为1 %的次氯酸钠消毒10 min,然后用无菌水清洗6 遍。萌发7 d后移栽至营养土(泥炭土:蛭石:珍珠岩为3:2:1)中正常培养,培养室的光周期为光照/黑暗10h/14h,每两天浇一次水,当拟南芥花葶抽出高度达到1cm时记录时间,当第一朵花开放时,统计开花时间和莲座叶与茎生叶的数目,每个株系至少记录15株。结果表明,过表达IlWRKY22的拟南芥花期相对于对照推迟 3.5 d。在短日照的条件下,WT(野生型)和转空载的拟南芥株系平均抽薹时间分别为31 d和31.6 d,平均开花时间为34.9 d和35.1 d,而开花时莲座叶数量分别为14.3和14.7,开花时间没有显著差异,pCAMBIA1300载体对拟南芥的生长发育没有产生影响。IlWRKY22基因的过表达植株的开花时间和莲座叶数目经统计计算,各株系之间没有明显差异;与WT相比,过表达株系IlWRKY22的开花时间有相对较为明显的延后,晚了4.1 d,莲座叶数目平均多3.7(图2)。
实施例3:燕子花IlWRKY22基因遗传转化烟草。
采用实施例1中获得的含有pCAMBIA1300-IlWRKY22-GFP植物过表达载体的农杆菌对烟草进行叶盘法遗传转化,具体方法如下:
(1)从-80 ℃冰箱中取出带有重组质粒的农杆菌GV3101活化,在28 ℃培养箱中黑暗环境中培养36 h,挑取单克隆菌株进行PCR鉴定,再将鉴定正确的菌液在YEP液体培养基中扩大培养。
(2)将农杆菌摇至OD600达到0.7后用于侵染。
(3)挑选长势良好的烟草无菌苗,将幼嫩的叶片切成1 cm2的方形叶片,然后放在MS固体培养基上(含20 g·L-1蔗糖+1 mg·L-1的6-BA+0.05 mg·L-1的NAA)暗培养2 d。
(4)将摇好的菌液集菌,用重悬液(1/2 MS+20 g/L蔗糖)重悬,然后把预培养的烟草叶片浸泡在重悬液中不停地晃动5 min,侵染后放至滤纸上晾干,再重新放回培养基上共培养2 d。
(5)把叶片放到筛选培养基上光照培养,每15 d换一次培养基,培养基成分为MS+1mg·L-1 6BA +0.05 mg·L-1 NAA+20 mg·L-1 Hyg+500 mg·L-1 Cef。
(6)叶片分化出不定芽时,将不定芽切下转移至1/2 MS固体培养基(含20 g·L-1蔗糖+25 mg·L-1的Hyg+200 mg·L-1的Cef)中进行生根培养。
(7)将生根的烟草幼苗移到营养土中继续培养,并切下叶片提取DNA进行PCR验证,将阳性烟草幼苗继续培养直到收获种子,继续筛选下一代阳性植株。
实施例4:过表达IlWRKY22烟草和对照烟草花期比较。
将收获的烟草种子烘干后,同时消毒并播种在含25 mg·L-1的Hyg的1/2 MS筛选培养基上,消毒方法为:用75 %酒精消毒1 min,然后用无菌水清洗3遍,再用2 %的次氯酸钠溶液振荡消毒10 min,最后用无菌水清洗5遍;放在4 ℃春化2 d后,然后在组培室正常培养,当烟草长出四片叶片稍大时,移到营养土(草炭土:蛭石 = 3:1)中培养,光照环境为光照/黑暗14 h/10 h,每周浇一次水,观察烟草开花时间。结果表明,转IlWRKY22的基因烟草的开花时间要明显晚于野生型烟草(图3),野生型烟草在播种后50 d左右露出明显花苞,而转IlWRKY22基因烟草植株还处于营养生长阶段。发现IlWRKY22基因能够有效的推迟开花时间。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (4)
1.一种燕子花IlWRKY22转录因子,其特征在于,其氨基酸序列为SEQ ID NO.2。
2.一种权利要求1所述的燕子花IlWRKY22转录因子的编码基因。
3.根据权利要求2所述的燕子花IlWRKY22转录因子的编码基因,其特征在于,其核苷酸序列为SEQ ID NO.1。
4.权利要求1所述的燕子花IlWRKY22转录因子或权利要求2所述的编码基因在推迟燕子花花期中的应用,所述应用为过表达所述的燕子花IlWRKY22转录因子在推迟燕子花花期中的应用。
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