WO2013185257A1

WO2013185257A1 - 棉花的一个dreb1类转录因子及其编码基因与应用

Info

Publication number: WO2013185257A1
Application number: PCT/CN2012/000798
Authority: WO
Inventors: 何云蔚; 王建胜; 崔洪志
Original assignee: 创世纪转基因技术有限公司
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-12-19
Also published as: CN103857693A; CN103857693B

Abstract

提供了一个来源于棉花的DREB1类转录因子GhCBF3及其编码基因。还提供了该转录因子在培育耐逆性例如耐寒性和/或抗旱性提高的转基因植物中的应用。

Description

棉花的一个 DREB1类转录因子及其编码基因与应用技术领域本发明涉及植物转录因子及其编码基因与应用，特别是涉及一个来源于棉花的

DREB1类转录因子 GhCBF3及其编码基因，以及其在培育耐逆性提高的转基因植物中的应用。背景技术非生物胁迫，如干旱、盐渍、极端温度、化学污染和氧损伤等能够对植物的生长发育造成严重的危害，对作物产量造成极大损失，其中干旱对作物产量的影响，在诸多自然逆境中占首位，其危害相当于其它灾害之和，是许多地区是农业发展的瓶颈。据统计，世界干早、半干早地区占陆地面积的 34%; 我国干早、半干旱地区约占国土面积的 52%, 年受早面积达 20〜270万公顷，全国灌溉区每年缺水约 30亿立方米，因缺水而少收粮食 350〜40亿公斤；特别是我国主要产粮区如华北、东北和西北，是我国缺水最严重的地区, 春旱频繁达到十年九遇。

由于植物的耐胁迫性大多属于数量性状，现有可利用的种质资源匮乏，采用常规育种技术改良植物胁迫耐性的难度相当大，培育出真正的耐胁迫品种就尤为困难。近年来, 随着对植物抗逆分子机理研究的不断深入和分子生物学技术的迅猛发展，抗逆研究已经从生理水平深入到分子水平，促进了植物抗逆基因工程的发展。当植物在受到胁迫时会产生相应的应答反应，来降低或消除给植株带来的危害。植物的这种应答反应是一个涉及多基因、多信号途径、多基因产物的复杂过程。这些基因及其表达产物可以分为 3 类: (1)参与信号级联放大系统和转录控制的基因及产物；（2) 直接对保护生物膜和蛋白质起作用的基因及其表达产物；（3 )与水和离子的摄入和转运相关的蛋白质。近年来，通过转基因技术提高植物对胁迫耐受能力的研究，以及对胁迫具有耐受能力的农作物、旱生植物和盐生植物的研究都取得了显著的成果，对胁迫相关基因和信号转导系统也有了更进一步的了解 ( Liu Q.1998. Two transcrip tion facto rs,DREBl and DREB2,w ith an EREBP/AP2 DNA binding domain, separate two cellular signal transduction pathways in drought-and low temperature-responsive gene exp ression, respectively, in A rabidopsis. Plant Cell, 10: 1391-1406； KAN GJY.2002. A rabid op sis basic leucine zipper p ro teins that mediate stress2responsive abscisic acid signaling。 Plant Cell, 14: 343- 357； ABE H.2003.A rabid op sis AtMYC2 (bHLH) and AtMYB2(MYB) function as transcrip tional activato rs in abscisic acid signaling. Plant Cell, 15: 63-78. ) 。

但就目前的研究状况而言，由于其机制十分复杂，许多植物对逆境下的生物化学和生理学上的响应机制仍有待深入研究。在抗逆应答基因的功能及表达调控方面的研究占多数，但抗逆相关的信号传递途径之间的联系以及整个信号传递网络系统的机理还有待进一步研究。虽然许多研究机构通过现代生物技术，获得了各类具有一定抗逆能力的转基因植物，但还未达到产业化的标准。因此在提高植物抗逆性方面，还有许多工作需要做。

发明内容本发明人利用 SSH与 RACE相结合的方法克隆出了棉花的一个 DREB (脱水应答元件结合蛋白， dehydration responsive element binding protein)类转录因子 (本文命名为 GhCBF3 )的编码基因的 DNA序列。并发现将其导入转基因植株后，可明显改善转基因植株的抗寒性和抗旱性，而且这些性状可稳定遗传。

本发明第一方面提供棉花的一个 DREB类转录因子 GhCBF3，其序列为 SEQ ID NO: l o

本发明第二方面提供编码本发明第一方面所述的转录因子的核苷酸序列。优选地，所述核苷酸序列具有 SEQ ID NO: 2所示的核苷酸序列。

本发明第三方面提供一种重组表达载体，其含有本发明第二方面所述的核苷酸序列并且所述核苷酸序列与所述表达载体的表达控制序列可操作地连接；优选地，所述载体为附图 2所示的 rd29A-GhCBF3-2300载体。

本发明第四方面提供一种重组细胞，其含有本发明第二方面所述的核苷酸序列或者本发明第三方面所述的重组表达载体；优选地，所述重组细胞为重组农杆菌细胞。

本发明第五方面一种改善植物耐寒性和 /或抗旱性的方法，包括：将本发明第二方面所述的核苷酸序列或者本发明第三方面所述的重组表达载体导入植物或植物组织并使所述基因表达；优选地，所述植物是烟草。

本发明第六方面一种制备转基因植物的方法，包括：在有效产生植物的条件下培养含有本发明第二方面所述的核苷酸序列、本发明第三方面所述的重组表达载体的植物或植物组织；优选地，所述植物是烟草。本发明第七方面提供本发明第一方面所述的转录因子、本发明第二方面所述的核苷酸序列、本发明第三方面所述的重组表达载体或者本发明第四方面所述的重组细胞用于改善植物耐寒性和 /或抗旱性以及用于植物育种的用途；优选地，所述植物是烟草。附图说明图 1是 GhCBF3的植物表达载体 (rd29A-GhCBF3-2300;)的构建流程，

图 2是 GhCBF3的植物表达载体 Crd29A-GhCBF3-2300)的质粒图。

图 3是转基因烟草抗寒性的实验结果。图左为转基因植株（TJ1-2) ；图右为非转基因植株（对照）。

图 4是转基因烟草抗旱性的实验结果。图左为转基因植株（TJ4-13)；图右为非转基因植株（对照）。具体实施方式实施例下面结合非限制性实施例对本发明进行进一步说明。

下面实施例中提到的限制性内切酶均购自 New England Biolabs公司实施例 1 冷胁迫下棉花 SSH文库构建：

具体方法为：

利用 Clontech公司的 PCR-select^TM cDNA Subtraction Kit,按照产品说明书所示的方法通过抑制消减杂交方法构建消减文库。在实验过程中以低温处理 6h的棉花幼苗叶片的 mRNA作为样本 (tester), 以未处理的棉花幼苗叶片的 mRNA作为对照 (driver)。

(1) 供试材料：

冀棉 14 (国家棉花中期库，获取单位中国棉花研究所，统一编号： ZM-30270) 播种到灭过菌的蛭石上，在 25°C、光周期 16h/8h条件下培养，每周浇 1/2MS培养基（9.39 mMKN0₃, 0.625 mM KH₂P0₄, 10.3 mM H₄N0₃, 0.75 mM MgS0₄， 1.5 mM CaCl₂, 50μΜΚΙ， 100μΜΗ₃ΒΟ₃， 100 MMnSO₄, 30 MZnSO₄, 1 MNa₂Mo0₄, 0.1 μΜ CoCl₂， 100 MNa₂EDTA, 100 MFeSO₄) 一次。当苗株高达 25-30cm时用于实验。 (2) 材料处理：

将供试幼苗分为 2组，每组 4盆，每盆 1株。第一组为对照组，在 25 °C、光照培养，第二组为低温处理组，在 4°C低温中处理 6h，光照培养。处理完毕后及时剪取两组幼苗顶端 1/3的叶片，用液氮迅速冷冻后，于 -70°C冰箱中保存。

( 3 ) 总 RNA提取：

分别取对照和低温处理的棉花叶子 0.5g，用植物 RNA提取试剂盒（invitrogen) 提取棉花的总 RNA。用 HITACHI公司的紫外分光光度计 U-2001测定总 RNA在 260nm 和 280nm的吸光度值， OD260/OD280比值为 1.8-2.0，表明总 RNA纯度较高，用 1.0% 的琼脂糖凝胶电泳检测总 RNA的完整性， 28S条带的亮度约为 18S条带的 2倍，表明 RNA 的完整性良好。使用 Qiagen 公司的 Oligotex mRNA纯化试剂盒 (purification of polyA+ RNA from total RNA)分离 mRNA。

(4) 抑制消减杂交：

为了增加获得 EST(_Unig_ene)的有效性，避免基因无酶切位点及所获得序列在非翻译区，本实验室使用 Clontech公司的 PCR-select™ cDNA Subtraction Kit, 按照商品说明书用 Rsal, Haelll分别对来自上述分离 mRNA的双链 cDNA进行消化，做两组抑制消减杂交，其他步骤及方法严格按 Clontech公司的 PCR-select™ cDNA Subtraction Kit产品说明书所示的方法进行抑制消减杂交，最后合并两组正向消减杂交 cDNA片段的第二次 PCR 产物。

( 5 ) cDNA消减文库的构建与初步筛选、克隆、鉴定

合并的正向消减杂交 cDNA片段的第二次 PCR产物（QIAquick PCR Purification Kit 纯化，购自 Qiagen)与 pGEM-T Easy载体 (购自 Promega)连接，依照 pGEM-T Easy试剂盒产品说明书所示的方法，具体步骤如下：用 200ul PCR管依次加入下列成分：纯化 cDNA片段的第二次 PCR产物 3ul， T4连接酶缓冲液 5 ul， pGEM-T Easy载体 1 ul， T4 DNA连接酶 lul，于 4°C连接过夜。取 ΙΟμί连接反应产物，加入到 ΙΟΟμί感受态大肠杆菌 JM109(购自 TAKARA)中，冰浴 30min、热休克 60s、冰浴 2min，另加 250 LB培养液（ 1% Tryptone购自 OXOID, 0.5% Yeast Extract购自 OXOID, 1% NaCl购自国药）置 37°C摇床中， 225 r/min摇菌 30min，取 200 μL菌液种植于含 50 ug/mL氨苄青霉素、 40 ug/mL X-gaK 24 ug/mL IPTG (X-gal/IPTG购自 TAKARA) 的 LB (同上）固体培养平板上， 37°C培育 18 h。计数培养板中直径 > 1 mm的清晰白色及蓝色菌落数，随机挑取 200个白色菌落 (编号： Gh-C001至 Gh-C200)于含有 50 ug/mL氨苄青霉素的 LB 液体培养基的 96 孔细胞培养板 (CORNING)中， 37°C培养过夜后加甘油至终浓度 20%, 于- 80 °C保存备用。以巢式 PCR 引物 Primer 1 (PCR-select™ cDNA Subtraction Kit试剂盒自带）和 Primer 2R (PCR-select™ cDNA Subtraction Kit试剂盒自带）进行菌液 PCR扩增，得到 152个阳性克隆，对所有阳性克隆在送英潍捷基（上海）贸易有限公司测序。

( 6 ) 差异克隆的 cDNA测序分析：

将 DNA 测序结果去除载体和不明确序列及多余的 cDNA 后，共得到 112 个 EST(unigene)。经 BlastN发现其中 52条 unigene在 GenBank 中有同源序列（相似 50% 以上）， 25条 EST功能未知或者为假定蛋白，另有 35条未获得同源匹配，推测可能是处于 3 '、 5 ' 末端非翻译区的较短序列。实施例 2 GhCBF3编码基因的克隆

在实施例 1有同源序列的 unigene中，克隆子 Gh-C098序列如 SEQ ID NO: 3所示：

序列分析表明该序列的编码的氨基酸序列属于 DREB 1类蛋白，本文将该蛋白命名为 GhCBF3。

( 1 ) GhCBF3的全长基因的克隆

根据已经获得的 GhCBF3的基因片段，设计两条特异性引物，作为 3 ' RACE的 5 ' 端特异性引物：

GhCBF3 GSP1 : SEQ ID NO: 4：

AAGACATCCA GAAAGCGGCG GC

GhCBF3 GSP2: SEQ ID NO: 5：

CCGACCTGTT GATTCCGCCG GA

实验步骤按试剂盒说明书操作（ 3 ' RACE System for Rapid Amplification of cDNA Ends试剂盒，购自 invitrogen公司）

用 SEQ ID NO: 4与 3 '端引物 AUAP (试剂盒自带），以 mRNA逆转录的 cDNA为模板进行第一轮 PCR扩增。具体步骤如下： Ex Taq购自 TAKARA, 50 μΐ PCR反应体系： 5 μΐ ΙΟ Εχ Buffer, 3 μΐ 2.5mM的 dNTP， 2.0 μΐ mRNA反转录的 cDNA, 1.0 μΐ Ex Taq、 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 4和 AUAP各 2.0μ1，以及 35 μΐ的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94 °C 变性 30 s， 58°C退火 30 s， 72 °C 延伸 lmin， 33个循环； 72°C 延伸 10 min。

所得的 PCR产物用双熘水稀释 50倍后取 1 μΐ作为模板，用 SEQ ID NO: 5与 3'端引物 AUAP进行第二轮 PCR扩增，具体步骤如下：50 μΙ ΡΟ反应体系：5 μΐ ΙΟχΕχ Buffer, 3 μ1 2.5ιηΜ的 dNTP， 2.0 μΐ第一轮稀释的 PCR产物， 1.0 l Ex Taq、 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 5和 AUAP各 2.0μ1，以及 35 μΐ的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94 °C 变性 30 s， 58°C退火 30 s， 72 °C 延伸 lmin， 33个循环； 72°C 延伸 10 min。第二次 PCR产物（QIAquick PCR Purification Kit纯化，购自 Qiagen)3ul连接于 pGEM-T Easy Vector,转化到大肠杆菌 JM109(具体方法同上)，随机挑取 10个白色菌落于含有 50 ug/mL 氨苄青霉素的 LB 液体培养基中培养, 37°C培养过夜后加甘油至终浓度 20%， -80°C保存备用。 SEQ ID NO: 5与 3'端引物 AUAP进行菌液 PCR扩增（体系及条件同上），得到 4个阳性克隆，送英潍捷基（上海）贸易有限公司测序,获得该基因的 cDNA的 3'端。

根据已经获得的 GhCBF3的基因片段，设计三条特异性引物，分别作为 mRNA的反转录引物（SEQ ID NO: 6)禾 P 5 ' RACE的 3 ' 端特异性引物（SEQ ID NO: 7和 8)。

GhCBF3 GSP3 : SEQ ID NO: 6：

ACTC AAA TTCTTGTTCA TCT

GhCBF3 GSP4: SEQ ID NO: 7：

CACTGTGAGG CGGAGACATC AT

GhCBF3 GSP5: SEQ ID NO: 8：

GCCGCCATGT TTGCCAGAAA C

实验步骤按试剂盒说明书操作（ 5 ' RACE System for Rapid Amplification of cDNA Ends试剂盒，购自 invitrogen公司）。 SEQ ID NO: 6作为 mRNA反转录成 cDNA的引物。

用 SEQ ID NO: 7与 5'通用引物 AAP (试剂盒自带），以 mRNA逆转录的 cDNA (反转录引物 SEQ ID NO: 6) 为模板进行第一轮 PCR扩增，具体步骤如下： Ex Taq购自 TAKARA, 50 μΐ PCR反应体系： 5 μΐ ΙΟ Εχ Buffer, 3 μΐ 2.5mM的 dNTP， 2.0 μΐ 总 RNA 反转录的 cDNA, 1.0 μΐ Ex Taq、 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 7和 AAP各 2.0μ1，以及 35 μΐ 的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94 °C 变性 30 s， 55°C退火 30 s， 72 °C 延伸 lmin， 33个循环； 72°C 延伸 10 min。

所得的 PCR产物用双蒸水稀释 50倍后取 1 μΐ作为模板，用 SEQ ID NO: 8与 3'端引物 AUAP进行第二轮 PCR扩增，具体步骤如下：50 μΙ ΡΟ反应体系：5 μΐ ΙΟχΕχ Buffer, 3 μ12.5ιηΜ的 dNTP 2.0 μΐ第一轮稀释的 PCR产物， 1.0 lExTaq 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 8和 AUAP各 2.0μ1，以及 35 μΐ的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94 变性 30s 58°C退火 30 s 72 °C 延伸 lmin 33个循环； 72°C 延伸 10 min。第二次 PCR产物（QIAquick PCR Purification Kit纯化，购自 Qiagen)3ul连接于 pGEM-T Easy Vector, 转化到 JM109(具体方法同上)，随机挑取 10个白色菌落于含有 50 ug/mL氨苄青霉素的 LB 液体培养基中培养, 37°C培养过夜后加甘油至终浓度 20% -80°C保存备用。 SEQIDNO: 8与 3'端引物 AUAP进行菌液 PCR扩增（反应体系及反应条件同上），得到 6个阳性克隆,送广州英潍捷基（上海）贸易有限公司测序，获得该基因的 cDNA的 5' 所得的 5' RACE产物克隆测序后，与 3' RACE产物测序结果拼接。获得 GhCBF3 的全长 cDNA序列。根据 GhCBF3的全长 cDNA序列设计一对引物如下：

GhCBF3F: SEQIDNO: 9

ATGGTTTCGTCACCGATGTCGGATA

GhCBF3R_: SEQIDNO: 10

TTAAATAGAA TAGCTCC AC A GCCGTA

通过 SEQ ID NO: 9禾 P SEQ ID NO: 10来克隆 GhCBF3编码基因的全长。

采用 TaKaRa的 PrimeSTAR HS DNA聚合酶，以棉花的 cDNA为模板进行 PCR反应。 50 lPCR反应体系： 10 l5XPS Buffer, 3 μ 12.5mM的 dNTP 2.0 μ 1 cDNA, 1.0 μ 1 PrimeSTAR, 10 μ M的引物 SEQ ID NO: 9禾 P SEQ ID NO: 10各 2.0μ1 30μ1的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5min; 94 V 变性 30s 58°C退火 30s 72V 延伸 60s, 33个循环； 72 °C 延伸 10min

PCR扩增产物加 A: PCR产物加 2.5倍的无水乙醇， -20°C放置 10分钟，离心，去上清，晾干，用 21 μ 1双蒸水溶解。加入 2.5ul 10 X Ex Buffer, 0.5ul 5 mM的 dATP 2.5ul 10XExTaq。反应条件： 70°C反应 30分钟。将得到约 600bp的 DNA片段回收（Omega 回收试剂盒），克隆至 pGEMT-easy载体上，转化 JM109(方法同上)。随机挑取 10个白色菌落于含有 50 ug/mL氨苄青霉素的 LB 液体培养基中培养， 37°C培养过夜后加甘油至终浓度 20% -80°C保存备用。 SEQ ID NO: 9与 SEQ ID NO: 10进行菌液 PCR扩增（反应体系及反应条件同上），得到 4个阳性克隆，送英潍捷基（上海）贸易有限公司测序, 序列为 SEQIDNO: 2。其蛋白表达序列为 SEQIDNO: 1

GhCBF3的氨基酸序列： SEQIDNO: 1 1 MVSSPMSDSG SGNGASRPPN

21 FSDEDVMLAS CYPKKRAGRK

41 KFRETRHPVF RGVRRRNSGK

61 WVCEVREPYK KSRIWLGTFP

81 TEEMAARAHD VAALALRGRL

101 ACLNFADSAW RLPVPASTDP

121 KDIQKAAAEA AEAFRPVDSA

141 GDGSKTAEKT AVEGTKESEE

161 VFYLDEEAVF GREKFLANMA

181 AGMMMSPPHS GYEKDEQEFE

201 FADGYVRLWS YS I *

GhCBF3编码基因的核苷酸序列： SEQ ID NO: 2

ATGGTTTCGT CACCGATGTC GGATAGTGGG AGTGGAAATG GAGCTTCTCG TCCGCCGAAT

61 TTTTCCGATG AAGACGTGAT GTTAGCTTCG TGTTACCCCA AGAAGCGAGC GGGAAGGAAG

121 AAATTCCGGG AGACTCGACA CCCGGTGTTC CGAGGAGTTC GCCGGAGGAA CTCCGGAAAA

181 TGGGTTTGTG AAGTAAGGGA ACCTTACAAA AAGTCAAGGA TTTGGCTCGG GACTTTTCCG

241 ACAGAAGAGA TGGCGGCGCG TGCCCACGAC GTGGCGGCGT TAGCTCTGAG AGGAAGGTTG

301 GCTTGTTTGA ACTTCGCTGA CTCTGCTTGG AGACTCCCTG TACCAGCTTC TACCGATCCG

361 AAAGACATCC AGAAAGCGGC GGCGGAGGCA GCGGAAGCTT TCCGACCTGT TGATTCCGCC

421 GGAGATGGCT CAAAGACAGC TGAAAAAACG GCGGTGGAGG GAACTAAAGA GTCGGAAGAA

481 GTGTTTTATT TGGACGAAGA AGCAGTGTTT GGGAGAGAAA AGTTTCTGGC AAACATGGCG

541 GCGGGGATGA TGATGTCTCC GCCTCACAGT GGATATGAAA AAGATGAACA AGAATTTGAG

601 TTTGCCGATG GTTATGTACG GCTGTGGAGC TATTCTATTT AA 实施例 3 GhCBF3植物表达载体构建

植物表达载体 rd29A- GhCBF3-2300构建流程如附图 1所示。

选择植物双元表达载体 pCAMBIA2300(购自北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司）作为植物表达载体，用 Pnos启动子替换 ΡΤΠ基因含双增强子的 35S启动子，以降低 PTII蛋白在植物中的表达。选择诱导型启动子 rd29A及 Tnos作为 GhCBF3基因的启动子和终止子。具体步骤如下：

使用 SEQ ID NO: 11和 SEQ ID NO: 12以植物表达载体 PBI121 (购自北京华夏远洋科技有限公司）为模板扩增 Pnos，采用 TaKaRa的 PrimeSTAR HS DNA聚合酶。50 μΐ PCR 反应体系： 10 ^ 5xPS Buffer, 3 μΐ 2.5mM的 dNTP， 1.0 μΐ PBI121 , 1.0 μΐ PrimeSTAR、 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 11禾卩 SEQ ID NO: 12各 2.0μ1，以及 31 μΐ的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94 °C 变性 30 s， 56°C退火 30 s， 72 °C 延伸 30 s， 33个循环； 72°C 延伸 10 min，产物通过 EcoRI、 Bglll酶切连接到 pCAMBIA2300 (promega T4 连接酶盒)获得 pCAMBIA2300-l。

SEQ ID NO: 11 ： GCAC GAATTC ATACAAATGGACGAACGGAT

SEQ ID NO: 12：

ATCC AGATCT AGATCCGGTGCAGATTATTTG

使用 SEQ ID NO: 13和 SEQ ID NO ： 14以 PBI121为模板扩增 Tnos，采用 TaKaRa 的 PrimeSTAR HS DNA聚合酶。 50 μΐ PCR反应体系： 10 μΐ 5xPS Buffer, 3 μΐ 2.5mM的 dNTP, 1.0 μ1 ΡΒΙ121 , 1.0 μΐ Prime STAR、 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 13和 SEQ ID NO: 14 各 2.0μ1，以及 31 μΐ的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94 变性 30 s， 58 °C 退火 30 s， 72V 延伸 30 s， 33个循环； 72°C 延伸 10 min。产物通过 Sacl、 EcoRI酶切连接到 pCAMBIA2300-l，获得 pCAMBIA2300-2。

SEQ ID NO: 13：

AAGGAGCTCGAATTTCCCCGATCGTTCAAA SEQ ID NO: 14：

TCAGAATTC CCAGTGAATT CCCGATCTAG TA

使用 SEQ ID NO : 15 禾 P SEQ ID NO : 16 以拟南芥（哥伦比亚型，购自 www.arabidopsis.org) 基因组 DNA为模板扩增拟南芥 rd29A启动子（参考 Zeng J., et L. 2002, Preparation of total DNA from"recalcit rant plant taxa", Acta Bot. Sin., 44(6): 694-697 中的方法提取拟南芥 DNA)。采用 TaKaRa的 PrimeSTAR HS DNA聚合酶。 50 μΐ PCR 反应体系： 10 μΐ 5xPS Buffer, 3 μΐ 2.5mM的 dNTP, 1.0 μΐ拟南芥 DNA， 1.0 μΐ PrimeSTAR、 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 15和 SEQ ID NO: 16各 2.0μ1，以及 31 μΐ的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94 V 变性 30 s， 58°C退火 30 s， 72V 延伸 30 s， 33个循环； 72°C 延伸 10 min, PCR产物通过 HindIII、 Sail酶切连接到 pCAMBIA2300-2，获得 pCAMBIA2300-3。

SEQ ID NO: 15：

ACTAAGCTTCCTTCTTGACATCATTCAATTTTA SEQ ID NO: 16：

TGAGTCGACTCCAAAGATT TTTTTCTTTC CAATAG

使用 SEQ ID NO: 17和 SEQ ID NO: 18扩增 GhCBF3基因（模板是实施例 2所获得含有 GhCBF3基因的 pGEM T-easy重组载体），采用 TaKaRa的 PrimeSTAR HS DNA 聚合酶。 50 μΐ PCR 反应体系： 10 μΐ 5xPS Buffer, 3 μΐ 2.5mM 的 dNTP , 1.0 μΐ GhCBF3-pGEM, 1.0 μΐ PrimeSTAR、 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 17和 SEQ ID NO: 18各 2.0μ1, 以及 31 μΐ的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94V 变性 30 s， 58 °C 退火 30 s， 72 °C 延伸 lmin， 33个循环； 72°C 延伸 10 min。通过 Sall、 Sacl酶切连接至 IJ pCAMBIA2300-3，获得植物表达载体， rd29A- GhCBF3-2300。

SEQ ID NO: 17：

TGAGTCGAC ATGGTTTCGTCACCGATGTCGGATA SEQ ID NO: 18：

AAGGAGCTC TTAAATAGAA TAGCTCC AC A GCCGTA 实施例 4 rd29A- GhCBF3-2300表达载体转化农杆菌

农杆菌 LBA4404 (购自 Biovector Science Lab,Inc) 感受态制备：提前 l-2d将农杆菌 LBA4404在含 5(^g/ml利福平和 5(^g/ml链霉素的 LB固体培养基上划单斑接种， 28 °C 培养 1至 2d。挑取单菌落接种于 5ml含 50μ_§/ιη1利福平和 50μ_§/ιη1链霉素的 LB液体培养基中， 28°C下摇动培养过夜 (约 12-16h)至 OD600值为 0.4，形成种子菌液。取 5ml活化后的菌液（1 :20的比例）接种于 100ml同样浓度抗生素的 LB液体培养基中， 28°C摇动培养 2-2.5h至 OD600=0.8。冰浴菌液 10min，每隔 3min摇匀一次，令细菌均匀进入休眠状态。于 4°C下 4000g离心 10min，弃上清液；加入一定量预冷 10%甘油重悬浮菌体, 4°C下 4000g离心 10min，收集沉淀；用 10%甘油重复洗 3-4次；加入适量冰浴预冷的 10%甘油重新悬浮细菌沉淀，以 40μ1/管将其分装，于 -70°C保存备用。

转化农杆菌：在冰上融化感受态细胞，往 40μ1的感受态细胞中加入 Ιμΐ的 rd29A- GhCBF3-2300质粒，混匀后冰浴约 10 min。将感受态和 DNA的混合物用枪转移到预冷的电击杯中，轻敲使悬浮液到达底部，注意不要有气泡。将电击杯（购自 bio-rad)放到电击室的滑道上，推动滑道将电击杯放至电击室基座电极处。使用 0.1cm的电击杯的时候， MicroPulser (购自 bio-rad) 的程序设置为 "Agr"，电击一次。立即取出电击杯，加入 28°C预热的 LB培养基。快速而轻柔的用枪将细胞打匀。将悬浮液转入 1.5ml的离心管， 28°C， 225rpm培养 lh。取 100〜200μ1的菌液涂布与相应的抗性筛选培养基（LB 固体培养基，含 50μ_§/ιη1利福平、 50μ_§/ιη1链霉素、 50μ_§/ιη1卡那霉素）平板上， 28°C培养。实施例 5 利用农杆菌介导的转化法获得转基因烟草

用 75%酒精浸泡烟草种子（国家烟草中期库，获取单位中国农科院烟草所，库编号 I5A00660) 30s, 再用 0.1%升汞浸泡 8min，进行表面消毒。将消过毒的烟草种子置于 MS固体培养基（18.78 mM KN0₃， 1.25 mM KH₂P0₄， 20.6 mM H₄N0₃, 1.5 mM MgS0₄， 3.0 mM CaCl₂, 50 μ M KI, 100μΜ Η₃ΒΟ₃， 100 μΜ MnS0₄, 30 μΜ ZnS0₄, 1 M Na₂Mo0₄， 0.1 MCoCl₂, 100 μ MNa₂EDTA, 100 MFeSO₄, 7.4g/L琼脂，蔗糖 30g/L) 上无菌发芽，制备无菌苗。取无菌苗叶片剪成 5mmX 5mm大小的叶盘，用处于对数生长期的含表达载体的农杆菌浸染叶盘 10min，吸干菌液，在黑暗条件下共培养 2天（MS 培养基）。将叶片转到分化培养基（MS+lmg/L BA+O.lmg/L NAA+50mg/L 卡那霉素 +500mg/L头孢霉素）上，光照条件下培养 45天左右，待芽长大后切下转移到生根培养基（MS+50mg/L卡那霉素 +500mg/L头孢霉素）中培养 30天左右，待根系发达后将小苗转入仅加有 500mg/L头孢霉素的 MS培养基上进行编号保存。

取获得的转基因烟草叶片，提取基因组 DNA (同实施例 3中拟南芥 DNA提取方法），用引物 SEQIDN0:17和 SEQIDN0:18进行 PCR鉴定（50μ1ΡΟ 反应体系：5 μΐ ΙΟ Εχ Buffer, 3 μΐ 2.5mM的 dNTP， 2.0 μΐ DNA, 1.0 μΐ Ex Taq、 10 μΜ的引物 SEQ ID NO: 17 禾口 SEQ ID NO: 18各 2.0μ1，以及 35 μΐ的双蒸水。 PCR反应条件： 94°C预变性 5 min; 94 变性 30 s， 58°C退火 30 s， 72 °C 延伸 lmin， 33个循环； 72°C 延伸 10 min)，保存阳性植株，分别编号为 T_QI1至 T_QI20。选取 T_QI1-T_QI5的种子进行。实施例 6 过表达 GhCBF3的转基因烟草 1 代的抗寒模拟实验及功能鉴定将灭过菌的蛭石用 1/2MS培养基浸透。将 T_Q代转基因烟草 T_QI1、 T_QI2、 T_QI3、 T_QI4和 T₀I5的种子以及野生型非转基因对照烟草种子分别播种在蛭石上， 25°C、 10小时光培养 /14小时暗培养循环，每 5天浇一次 1/2MS培养基，培养 25天之后，摘取最下端一片叶子，提取基因组 DNA (同实施例 3中拟南芥 DNA提取方法），利用引物 SEQIDNO: 17和 SEQ ID NO: 18做 PCR鉴定（反应及条件同上），剔除阴性植株（对照烟草也同样摘取一片叶子）。挑取大小一致的转基因烟草（ 11、 T I2、 T I3、 114和115各 10株，编号分别是 ΤιΙ1-ΐ ΤιΙ1-10 ！^？^至！^？-^)、丁^ 至！¹^-^)、！^^^至！^ 和！^ ^至！^ -^))、对照烟草（10株）做耐寒实验。转基因烟草、对照烟草， 4°C胁迫 72小时。再经过 14天恢复培养。然后取出植株对植株进行称重。上述代转基因植株的抗寒性鉴定表明，对照植株不能恢复正常生长，生长明显受到抑制，而转基因植株生长明显高于对照植株，显现出明显的抗寒性（附图 3及表 1)。在图 3中，选取转基因植株111-2和一株对照烟草示例性显示，其他烟草的结果与它们类似。实施例 7 过表达 GhCBF3的转基因烟草 1 代的抗旱模拟实验及功能鉴定灭过菌的蛭石用 1/2MS培养基浸透。将 T。代转基因烟草 T。I1、 Τ。Ι2、 Τ。Ι3、 Τ。Ι4和 Τ₀Ι5 的种子以及对照烟草种子分别播种在蛭石上， 25°C、 10小时光培养 /14小时暗培养循环，每 5天浇一次 1/2MS, 培养 25天之后，摘取最下端一片叶子，提取基因组 DNA (同实施例 3中拟南芥 DNA提取方法），利用引物 SEQ ID NO: 17和 SEQ ID NO: 18做 PCR鉴定，剔除阴性植株（对照烟草也同样摘取一片叶子）。挑取大小一致的转基因烟草（ 11、 ΤιΙ2 ΤιΙ3 ！^^和！¹^各 10株，编号分别是 1¹ ₁11-11至1¹ ₁11-20、！^？-^至！^?^。、 ΤιΙ3-11 ΤιΙ3-20 丁₁14-11至1¹ ₁14-20和1¹ ₁15-11至1¹ ₁15-20)、对照烟草 ( 10株) 做耐旱实验。转基因烟草、对照烟草干旱 14天 (不浇水)， 25°C、 10小时光培养 /14小时暗培养循环。然后取出植株对植株进行称重。上述代转基因植株的抗旱性鉴定表明，对照植株萎蔫严重，而转基因植株能够正常生长，显示出明显的抗旱性（附图 4及表 1 )。图 4中，选取转基因植株 TJ4-13和一株对照烟草示例性显示，其他烟草的结果与它们类似。表 1

Claims

权利要求书

1. 棉花的一个 DREB类转录因子，其序列为 SEQ ID N0: 1。

2. 编码权利要求 1所述的转录因子的核苷酸序列。

3. 权利要求 2所述的核苷酸序列，其特征在于具有 SEQ ID NO: 2所示的核苷酸序列。

4. 一种重组表达载体，其含有权利要求 2或 3所述的核苷酸序列并且所述核苷酸序列与所述表达载体的表达控制序列可操作地连接；优选地，所述载体为附图 2 所示的 rd29A-GhCBF3-2300载体。

5. 一种重组细胞，其含有权利要求 2或 3所述的核苷酸序列或者权利要求 4所述的重组表达载体；优选地，所述重组细胞为重组农杆菌细胞。

6. 一种改善植物耐寒性和 /或抗旱性的方法，包括：将权利要求 2或 3所述的核苷酸序列或者权利要求 4所述的重组表达载体导入植物或植物组织并使所述基因表达；优选地，所述植物是烟草。

7. 一种制备转基因植物的方法，包括：在有效产生植物的条件下培养含有权利要求 2或 3所述的核苷酸序列或者权利要求 4所述的重组表达载体的植物或植物组织。

8. 权利要求 7所述的方法，其中所述植物是烟草。

9. 权利要求 1的转录因子、权利要求 2或 3所述的核苷酸序列、权利要求 4所述的重组表达载体或者权利要求 5所述的重组细胞用于改善植物耐寒性和 /或抗旱性以及用于植物育种的用途。

10. 权利要求 9所述的用途，其中所述植物是烟草。