CN113621643A - GhTULP34在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用及调控方法 - Google Patents
GhTULP34在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用及调控方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种GhTULP34在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用及调控方法,涉及生物技术领域,本发明通过对植物内GhTULP34蛋白的研究,首次鉴定了植物GhTULP34蛋白在在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用,为植物抗旱和盐等渗透胁迫品质的遗传改良提供了有效的途径。通过抑制植物中GhTULP34蛋白的表达,能够增强植物抗非生物逆境胁迫的能力,为培育抗非生物逆境胁迫的植物新品种提供了宝贵的基因资源。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域,尤其是涉及一种GhTULP34在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用及调控方法。
背景技术
棉花作为固着生物,在生长和繁殖的生命周期中时时刻刻受着周围环境的影响,当其受到旱和盐等非生物性极端环境时,植物的生长发育就会受到严重制约。由于植物在生命受到威胁时无法移动逃跑,因此在长期的演化过程中进化出了一套非常复杂又精密的调控网络,从分子、细胞及生理生化等多维水平来应对生物和非生物胁迫造成的伤害。Tubby类蛋白基因(tubby-like protein,TULP或TLP)家族首先是在一只矮胖的老鼠中发现,在羧基末端拥有一个共同的Tub结构域,但是不同成员之间的氨基末端变化比较大。Tub结构域晶体结构显示其是一个由12条反向平行链形成的一个封闭的β桶,围绕着一个位于蛋白质羧基端的中央疏水α螺旋,并且Tub结构域选择性地与特定的膜磷脂酰肌醇(PIP2)结合,是一种重要的转录因子。
TULP基因在植物应对非生物胁迫过程中起着重要作用。然而在TULP类蛋白在棉花中却鲜有报道,因此,有必要探索GhTULP34基因在调控棉花响应渗透胁迫中的潜在功能。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种GhTULP34蛋白在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用,以至少缓解现有技术存在的问题之一。
本发明的目的之二在于提供GhTULP34蛋白的编码基因或含有所述编码基因的生物材料在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用。
本发明的目的之三在于提供一种调控植物抗非生物逆境胁迫的方法。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
本发明提供了GhTULP34蛋白在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述非生物逆境胁迫包括干旱胁迫和盐胁迫。
进一步的,抑制GhTULP34蛋白的表达,以增强植物抗非生物逆境胁迫的能力。
本发明还提供了GhTULP34蛋白的编码基因或含有所述编码基因的生物材料在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述GhTULP34蛋白的编码基因具有如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。
进一步的,抑制GhTULP34蛋白的编码基因的表达,以增强植物抗非生物逆境胁迫的能力。
进一步的,所述生物材料包括基因表达盒、表达载体或宿主细胞。
进一步的,所述植物包括棉花和/或拟南芥。
本发明还提供了一种调控植物抗非生物逆境胁迫的方法,包括抑制GhTULP34蛋白的编码基因在植物内的表达;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述GhTULP34蛋白的编码基因具有如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。
进一步的,将GhTULP34蛋白的编码基因的沉默片段构建至表达载体上,然后用得到的重组表达载体转化农杆菌,并用转化的农杆菌渗透至植物子叶中,实现GhTULP34蛋白的编码基因的抑制。
进一步的,所述GhTULP34蛋白的编码基因的沉默片段具有如SEQ ID No.3所示的核苷酸序列;
优选地,所述表达载体包括pCLCrVA。
进一步的,所述植物包括棉花和/或拟南芥。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明通过对植物内GhTULP34蛋白的研究,首次鉴定了植物GhTULP34蛋白在在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用,为植物抗旱和盐等渗透胁迫品质的遗传改良提供了有效的途径。
通过抑制植物中GhTULP34蛋白的表达,能够增强植物抗非生物逆境胁迫的能力,为培育抗非生物逆境胁迫的植物新品种提供了宝贵的基因资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的转基因拟南芥和野生型种子的萌发分析:(A)和(B)棉花TM-1和CCRI36种子萌发过程中GhTULP34表达的FPKM和相对表达量;(C)在添加或不添加NaCl的培养基中,测定过表达和野生型拟南芥种子的萌发率;(D)在含有或不含NaCl的平板上培养的种子发芽率。
图2为本发明实施例提供的转基因拟南芥和WT的根系伸长测定:(A)转基因和WT植株在正常MS培养基上的根系生长情况;(B)转基因和WT植株在含有甘露醇的MS培养基上的根系生长情况;(C)转基因和WT植株在含或不含甘露醇的琼脂板上的根长。
图3为本发明实施例提供的转基因拟南芥和WT的气孔运动:(A)甘露醇处理后的转基因和WT植株的气孔开闭状态,红色和蓝色的圆圈分别表示气孔关闭和开放;(B)转基因和WT拟南芥甘露醇处理时的气孔张开率。
图4为本发明实施例提供的GhTULP34沉默株系和空载植株的表型观察。
具体实施方式
除非本文另有定义,连同本发明使用的科学和技术术语应具有本领域普通技术人员通常理解的含义。术语的含义和范围应当清晰,然而,在任何潜在不明确性的情况下,本文提供的定义优先于任何字典或外来定义。在本申请中,除非另有说明,“或”的使用意味着“和/或”。此外,术语“包括”及其他形式的使用是非限制性的。
一般地,连同本文描述的细胞和组织培养、分子生物学、免疫学、微生物学、遗传学以及蛋白和核酸化学和杂交使用的命名法和其技术是本领域众所周知和通常使用的那些。除非另有说明,本发明的方法和技术一般根据本领域众所周知,且如各种一般和更具体的参考文献中所述的常规方法来进行,所述参考文献在本说明书自始至终引用和讨论。酶促反应和纯化技术根据制造商的说明书、如本领域通常实现的或如本文所述来进行。连同本文描述的分析化学、合成有机化学以及医学和药物化学使用的命名法、以及其实验室程序和技术是本领域众所周知和通常使用的那些。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面,提供了GhTULP34蛋白在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述非生物逆境胁迫包括干旱胁迫和盐胁迫。
本发明通过对植物内GhTULP34蛋白的研究,首次鉴定了植物GhTULP34蛋白在在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用,为植物抗旱和盐等渗透胁迫品质的遗传改良提供了有效的途径。
本发明结合组织表达模式发现GhTULP34在种子萌发过程的表达量逐渐降低,为了研究其功能,将其CDS序列从CCRI36的cDNA中进行扩增,构建了过表达载体,获得了过表达拟南芥株系。在正常情况下过表达拟南芥的种子萌发率受到抑制,并且在渗透胁迫条件下的萌发率和野生型比更低,且根系发育和气孔关闭也受到了极大的抑制。同时,VIGS干涉的棉花植株在干旱胁迫条件下,植株萎蔫现象没有对照植株的明显,由此表明GhTULP34在植物响应非生物逆境胁迫时起到负调控作用。因此,在培育黄萎病菌抗性的转基因棉花中可以利用所述蛋白或基因的功能。
基于上述验证结果,在一些优选地实施方式中,本发明还发现通过抑制GhTULP34蛋白的表达,以增强植物抗非生物逆境胁迫的能力,为培育抗非生物逆境胁迫的植物新品种提供了宝贵的基因资源。
根据本发明的第二个方面,提供了GhTULP34蛋白的编码基因或含有所述编码基因的生物材料在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述GhTULP34蛋白的编码基因具有如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。
其中,所述“具有”指的是所述GhTULP34蛋白的编码基因核苷酸序列可以是只如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列,也可以由SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列和其他核苷酸序列组成,例如编码用于蛋白纯化的标签、荧光蛋标记物和DNA的结合位点等功能单元的核苷酸序列,或者编码对基因转录和表达具有调节作用的元件,包括但不限于启动子、强启动子、增强子或转录因子结合位点等;所述“具有”还可以指如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列在GhTULP34蛋白的编码基因中是不连续的,但是可以产生如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列的cDNA。并且,本领域技术人员应该理解,在已知GhTULP34蛋白的氨基酸序列的情况下,根据密码子的简并性,可以获得不同的编码基因的核苷酸序列,上述编码与GhTULP34蛋白具有相同功能蛋白的基因均在本发明的保护范围内。
在一些优选地实施方式中,本发明还发现通过抑制GhTULP34蛋白的编码基因的表达,能够增强植物抗非生物逆境胁迫的能力,为培育抗非生物逆境胁迫的植物新品种提供了宝贵的基因资源。
作为优选,所述生物材料包括基因表达盒、表达载体或宿主细胞。
在一些优选的实施方式中,所述植物包括棉花和/或拟南芥。
根据本发明的第三个方面,本发明还提供了一种调控植物抗非生物逆境胁迫的方法,包括抑制GhTULP34蛋白的编码基因在植物内的表达;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述GhTULP34蛋白的编码基因具有如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。
可以理解的是,由于本发明通过研究已经发现GhTULP34蛋白能与植物抗非生物逆境胁迫的能力是负调控关系,因此抑制植物中GhTULP34蛋白能够起到调控植物抗非生物逆境胁迫的目的。
在一些优选的实施方式中,将GhTULP34蛋白的编码基因的沉默片段构建至表达载体上,然后用得到的重组表达载体转化农杆菌,并用转化的农杆菌渗透至植物子叶中,实现GhTULP34蛋白的编码基因的抑制。
通过转基因的方式实现GhTULP34蛋白的编码基因的抑制,工艺简单易行,周期短,调控效率高。
可选地,所述GhTULP34蛋白的编码基因的沉默片段具有如SEQ ID No.3所示的核苷酸序列,该序列的沉默片段对GhTULP34蛋白的编码基因的干扰作用明显,通过导入该沉默片段能够显著抑制目的基因的表达。
优选地,所述表达载体包括pCLCrVA。
作为优选,所述植物包括棉花和/或拟南芥。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明,实施例中的材料为根据现有方法制备而得,或直接从市场上购得。
实验材料:
本实验选取的棉花材料为中棉所36和TM-1,种植于中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室试验田(安阳白璧),管理措施为正常大田管理。拟南芥为野生型(Colombia-0)均由本课题繁殖与保存。
实验试剂与耗材:
酶及试剂盒:GXL DNA Polymerase高保真酶、荧光定量试剂盒、RNA反转录试剂盒、胶回收试剂盒、PCR产物纯化试剂盒均购自宝生物工程大连有限公司;Ultra One Step Cloning Kit试剂盒购自Vazyme公司;质粒少量提取试剂盒购自Magen公司;限制性内切酶购自NEB公司;DNA Marker、植物总RNA提取试剂盒购自TIANGEN公司。
其他药品:琼脂糖为西班牙原装产品,蛋白胨、酵母提取物、氯仿、异戊醇、乙醇、异丙醇、氯化钠等为国产分析纯,氨苄青霉素等购自宝生物工程大连有限公司,大肠杆菌感受态细胞购自北京天根生化科技公司。
培养基:LB液体培养基:胰蛋白胨(Tryptone)10g/L、酵母提取物(Yeast extract)5g/L、氯化钠(NaCl)10g/L;LB固体培养基:胰蛋白胨(Tryptone)10g/L、酵母提取物(Yeastextract)5g/L、氯化钠(NaCl)10g/L、琼脂粉15g/L,定容至1L;
LB选择培养基:在LB铺平板前,待培养基高压灭菌冷却至55度时加入相应浓度抗生素,摇匀后铺平板。
主要仪器:PCR扩增仪(BIO-RAD),高速离心机(Hettich MIKRO200R)、电泳设备(BIO-RAD)、凝胶成像***(BIO-RAD)、荧光定量PCR仪(ABI7500)、电热恒温培养箱(上海森信)、恒温培养振荡器(上海智城)、人工气候室。
实施例1:棉花GhTULP34的生物信息学分析
从CottonFGD网站上获得GhTULP34基因的CDS序列,设计引物,从中棉所36中的cDNA混合样品中进行克隆。克隆过程如下:
取中棉所36不同组织混合样品,迅速放入液氮中冷冻,在液氮中研磨,并保存于-80℃冰箱备用;植物总RNA提取:RNA的提取采用TIANGEN公司RNA提取试剂盒进行;参照Toyobo的反转录试剂盒FSQ-201得说明书进行cDNA的合成。克隆得到基因GhTULP34的开放阅读框为1218bp,编码405个氨基酸,蛋白的相对分子量为45.398kDa,等电点为9.569。
PCR扩增程序为:98℃3min;98℃10s;56℃30s;68℃1min,35个循环;68℃10min。引物序列如下:
GhTULP34-F:ATGTCGTTTAAGAGCATTATCCAGGACA(SEQ ID No.4);
GhTULP34-R:ACTCACAAGCGATCTTAGTATCGAAG(SEQ ID No.5)。
随后对目的片段使用胶回收试剂盒进行切胶回收;将胶回收的产物根据Ultra One Step Cloning Kit试剂盒进行连接T载体构建和转化大肠杆菌;37℃过夜培养从氨苄抗性LB培养基上挑取单克隆后37℃摇菌培养;菌液PCR验证,挑取阳性克隆样品,送样至生工生物生物科技有限公司测序,测序正确的菌液中加入60%的甘油,-70℃保存。
用结构域预测网站SMART(http://smart.embl heidelberg.de/)预测GhTULP34基因包含有两个结构域(F-box和Tub),对其功能进行研究。
从TM-1的转录组水平上发现,在种子萌发过程中,GhTULP34的表达逐渐下降(图1)。通过qRT-PCR重新测定CCRI36种子萌发过程中GhTULP34的表达水平,结果表明,GhTULP34在CCRI36中的表达模式与TM-1的表达模式一致(图1)。具体qRT-PCR过程如下:
将提取的中棉所36混合样品的反转录产物cDNA溶液稀释6倍作为PCR反应模板并进行荧光定量。荧光定量引物如下:
qrtGhTULP34-F:GAGGTGTTGCTCCCACTCAGAC(SEQ ID No.6);
qrtGhTULP34-R:ATGCCACCTCGGTGACTTGTTC(SEQ ID No.7)。
PCR反应体系:
PCR反应程序:
实施例2:GhTULP34降低拟南芥种子萌发率和对NaCl的耐受性
将实施例1克隆得到的GhTULP34的CDS进行过表达载体的构建。
质粒提取步骤参照全式金的EasyPure@Plasmid MiniPrep Kit并作稍微改进。
1)取已经扩摇好的5mL大肠杆菌,10000×g离心1min,倒掉上清液。
2)加入250μL溶液RB(使用前将RNaseA加入RB中,2-8℃保存),悬浮振荡混匀。
3)加入250μL溶液LB,轻柔地上下颠倒5次,使菌体完全裂解(5分钟以内)。
4)加入350μL溶液NB,轻柔地上下颠倒5次,当完全形成沉淀后,在室温条件下放置2min。
5)12000×g离心5min,仅将上清液吸到离心柱。12000×g快离1min,弃废液。
6)加入650μL溶液WB(已加80ml无水酒精并混匀),12000×g快离1分钟,弃废液。
7)重复步骤6)。
8)12000×g离心2min,然后室温静置30min。
9)将离心柱放到干净的EP管中,向离心柱的中央滴入已被预热的ddH2O(pH>7.0)30μL,65℃室温条件下放置15min。
10)10000×g离心2min,洗脱质粒,放于-20℃冰箱保存。
过表达载体的构建:
过表达载体的构建:提取的pBI121双元载体用BamHI和SacI进行双酶切,使用过表达GhTULP34基因带接头的引物从测序正确的T载上进行克隆。将酶切和克隆基因的产物使用EasyPure@Quick Gel Extraction Kit进行切胶回收,具体步骤如下:
1)将目的DNA从琼脂糖凝胶中进行切取,转移至离心管中并称重,按照100mg凝胶等于100μL计算。
2)向EP管中加入GSB(凝胶体积的3倍),在55℃水浴锅中,每间断2分钟颠倒混合一次。
3)待已完全融化的凝胶溶液温度降到与室内温度一样时,转移至离心柱后并室温放置1min,离心机10000×g快离1min,倒掉废液。
4)离心柱中加入WB溶液650μL,离心机10000×g快离1min,倒掉废液。
5)离心机10000×g快离2min。
6)将离心柱转移到另一个离心管中,打开离心柱盖并静置15min,向离心柱的中央滴加已经预热的ddH2O(pH>7.0)30μL,室温条件下放置15min。
7)10000×g离心2min,将所得的胶回收产物放在-20℃冰箱保存。
使用移液枪轻轻混匀后,PCR仪37℃反应30min,降至4℃后转移至冰上。
然后将重组产物进行大肠杆菌转化,具体步骤如下:
1)在冰上解冻DH5α克隆感受态细胞。
2)将所得的所有重组产物全部加入到从冰箱中取出的半融化状态的感受态细胞中,手指轻轻弹动离心管壁,于冰上放置30min。
3)在42℃水浴锅中静置45sec,随后放在冰上2min。
4)加入500μL空LB液体培养基(1g蛋白胨、0.5g酵母粉和1g NaCl至100mL ddH2O中),200rpm摇床37℃摇菌45min。
5)将所有的菌液用灭过菌的黄枪头在已经37℃预热的含有卡那霉素抗性的固体LB(液体LB另加15g/L Agar)平板上轻轻涂匀,晾干。
6)37℃培养箱中倒置过夜培养。
7)第二天用白枪头挑选长势良好的单斑至300μL含有相应抗性的LB培养液中,37℃摇床摇5h。
8)用康为世纪公司的酶进行PCR鉴定阳性单克隆,上游使用35S通用引物,下游为目的基因下游引物,具体PCR程序参照说明书。
9)凝胶电泳结果有条带的单克隆送到生工生物技术有限公司测序。将35:GhTULP34菌液保存在-80℃冰箱的甘油中。
转化农杆菌:将提取好的35:GhTULP34载体质粒利用冻融法转化根癌农杆菌GV3101感受态细胞,具体转化过程如下:
1)将500ng质粒加入到GV3101感受态细胞中,并手指轻弹EP管壁,然后分别在冰上、液氮、37℃水浴和冰上中各5min;
2)加入700μL空的LB培养液,28℃摇床2.5h;
3)将100μL菌液用黄枪头在同时含有卡那霉素(50mg/L)和利福平(50mg/L)的LB平板上涂匀,28℃培养箱倒置2天;
4)将菌落PCR得到的阳性克隆转移至含有相应抗性的50mL LB培养液中,于28℃摇床。
拟南芥的遗传转化
1、拟南芥的种植,具体步骤如下:
1)取适量的野生型拟南芥种子放在1.5mL的离心管中;
2)向离心管中加入1mL的75%酒精,上下颠倒摇匀消毒2min,顺势离心去掉废液,重复3次;
3)向离心管中加入1mL的无水乙醇,上下颠倒摇匀消毒2min,顺势离心去掉废液,重复3次;
4)向离心管中加入1mL的无菌水,上下颠倒摇匀清洗,顺势离心去掉废液,重复3次;
5)加入少量无菌水,用枪头吹打置于灭菌的滤纸上于超净工作台中吹干;
6)将吹干的拟南芥种子均匀铺在1/2MS固体培养基上(0.22g 1/2 Murashige&Skoog Medium,3g蔗糖,0.8g Agar powder,121℃灭菌15min),封口膜封口,置于4℃冰箱黑暗条件下春化2天;
7)将春化后的平板转移至拟南芥培养室中继续培养,温度为22℃,光周期为16小时光照/8小时黑暗;
8)两周后挑取长势良好的幼苗移栽至培养土中(蛭石:营养土=1:1)置于温度为22℃,光周期为16小时光照/8小时黑暗的拟南芥培养室中继续培养;
9)待拟南芥植株长出主茎后,将主茎剪掉以长出更多的侧枝。
2、提取35S:GhTULP34载体质粒,提取好的质粒暗如下步骤转化农杆菌:
1)将500ng质粒加入到农杆菌GV3101感受态细胞中轻轻弹壁混匀,冰浴5min,液氮5min,37℃水浴5min,冰浴5min;
2)加入700μL不含抗生素的LB液体培养基,28℃培养箱振荡培养2.5h;
3)吸取100μL菌液均匀涂布于同时含有卡那霉素(50mg/L)和利福平(50mg/L)抗生素的LB平板上,28℃培养箱倒置培养2天;
4)菌落PCR鉴定阳性克隆,阳性单克隆接种至含有卡那霉素(50mg/L)和利福平(50mg/L)抗生素的50mL液体LB培养基中,于28℃摇床。
3、拟南芥侵染
1)待农杆菌活化至OD600=1.2左右时,将菌液转移至50mL离心管中,4000rpm室温离心5min收集菌体;
2)将收集到菌体用渗透液(5%蔗糖和终浓度为0.02%的SilwettL-77)重悬。以渗透液为对照,将OD600调至0.8左右;
3)悬浮菌液倒入直径为15cm的玻璃皿中,将已经剪掉花和果荚的拟南芥花序浸没于悬浮菌液中1min,尽量挤出花絮中的空气。
4)将侵染后的拟南芥置于暗处过夜培养,第二天转移至光下继续培养。
5)成熟后收获T0代种子,消毒后均匀的铺在含有50mg/L卡纳霉素的1/2MS培养基上,待长至两周后挑取长势良好的幼苗转移至培养土中于培养室继续培养;
6)待植株正常生长半个月后提取叶片DNA进行PCR阳性植株检测,收获T1代种子继续后代的阳性鉴定,直至筛到T3代种子纯合。
T3代株系做qRT PCR检测,荧光定量验证的过程参照实施例1。
将获得的转基因阳性株进行检测,所用引物如下:
35S:GACGCACAATCCCACTATCC(SEQ ID No.8);
jGhTULP34oe-R:TGCCCAACAACTCTGCTTGA(SEQ ID No.9)。
转基因植株检测反应体系:
PCR反应程序:
将同时收获在相同的条件下生长的WT和转基因拟南芥种子。参照上述方法将WT和转基因植株种子播种在相同的MS(0和150mM NaCl)板上。在4℃黑暗条件下春化2天,然后转移至22℃、16小时光照和8小时黑暗条件下正常培养。每个实验设立三个生物重复,每个重复至少处理了三个植株。在正常条件下,转基因株系的发芽率明显低于野生型(图1)。野生型和转基因植物萌发后的植物结构和生长没有显着差异。在NaCl处理下,WT和转基因系的种子萌发均受到抑制,而转基因系的种子萌发明显更多(图1)。在发芽的种子中,转基因植株的发芽率相对较慢,幼苗生长较差。
实施例3:在甘露醇条件下GhTULP34降低拟南芥根系伸长和气孔闭合率
如实施例2所述,对转基因阳性拟南芥和WT种子进行种植,待长至两片真叶时,挑选长势相同的转基因阳性拟南芥和WT苗转移至含有300mM甘露醇的MS培养基上,并竖直培养。具体培养基配制、拟南芥培养等过程操作实施例2所述。将平板垂直放置培养两周后测定转基因阳性拟南芥和WT植株的根长(图2)。结果表明在非胁迫条件下,转基因和WT植株的生长势相同,根长相似。甘露醇胁迫处理下,转基因株系和WT根长都变短,但对转基因株系的抑制作用更明显(图2)。
如实施例2所述,将转基因阳性拟南芥和WT种子进行正常种植,待长至两片真叶时将一些WT和转基因植株具有相同生长势的幼苗移栽到营养土中正常培养1个月,用400mM甘露醇处理,在显微镜下观察气孔闭合情况。每个实验设立三个生物重复,每个重复至少处理了三个植株(图3)。
实施例4:GhTULP34转基因棉花响应干旱胁迫
挑选饱满的中棉所36种子种植在人工气候室中,光周期和温度条件为:光照16h,28℃;黑暗8h,22℃。待幼苗子叶展平,第一片真叶露出(约10天)后,进行VIGS菌液注射试验。
VIGS沉默载体的构建:将沉默载体pCLCrVA用SpeI和AscI两个酶进行双酶切,并将酶切产物进行胶回收。GhTULP34沉默片段从中棉所36根得cDNA里通过PCR进行扩增,所用引物为:
GhTLP19clcrv-F:CAAAATGGCATGCCTGCAGACTAGTTCACTCACAAGCGATCTTAGTATCG(SEQID No.10);
GhTLP19clcrv-R:GAATTCACTAGACCTAGGGGCGCGCCAGGTCCAAGGAGAATGCACTGC(SEQID No.11)。
将克隆到得片段使用infusion方法构建入已酶切的pCLCrVA载体中,将测序正确的质粒转入农杆菌,并进行菌落PCR,条带正确的菌液甘油保存至80℃。
将载体CLCrV:GhTULP34、空载体CLCrV:00、CLCrVB转化入农杆菌LBA4404感受态。使用含有相应抗性的LB培养基扩摇,待菌液摇至橘黄色,离心弃上清。用重悬液(10mMMgCl2、10mM MES、200mM乙酰丁香酮)将活化的农杆菌的OD600调至1.5。将CLCrV:GhTULP34与CLCrVB、CLCrV:00与CLCrVB、CLCrV:GhPDS与CLCrVB按1:1比例混合,室温静置2小时,然后用1mL注射器渗透至CCRI36充分展开的棉花子叶中。过夜暗处理后,转移至25℃、16小时光/8小时暗光周期的温室中。当CLCrV:GhPDS植株表现出表型时,取样鉴定目的基因的沉默效率。随后如实施例2和3所诉进行PEG600模拟干旱处理。用清水处理对照。同时取处理和对照的叶片进行总RNA的提取并反转录,利用qRT-PCR方法进行叶片中黄萎病菌生物量的测定:
处理20天后,CLCrV:GhTULP34植株出现明显的叶片萎蔫现象,而对照植株表现出的这种现象更加严重(图4)。由此表明,沉默GhTULP34可以提高棉花对干旱的耐受性。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 中国农业科学院棉花研究所
<120> GhTULP34在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用及调控方法
<160> 11
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 405
<212> PRT
<213> 棉花
<400> 1
Met Ser Phe Lys Ser Ile Ile Gln Asp Met Lys Gly Glu Phe Gly Ser
1 5 10 15
Ile Ser Arg Lys Gly Phe Asp Val Lys Phe Gly Tyr Gly Met Arg Ser
20 25 30
Arg Ser His Arg Val Val Gln Asp Ser Ser Val Pro Val Asp Val Phe
35 40 45
Lys Gln Ser Cys Trp Ala Asn Met Pro Pro Glu Leu Leu Arg Asp Val
50 55 60
Leu Met Arg Ile Glu Ala Ser Glu Ser Thr Trp Pro Pro Arg Lys Asn
65 70 75 80
Val Val Val Cys Ala Gly Val Cys Arg Asn Trp Arg Glu Ile Met Lys
85 90 95
Glu Ile Val Lys Thr Pro Glu Ile Ser Cys Lys Leu Thr Phe Pro Ile
100 105 110
Ser Leu Lys Gln Pro Gly Pro Arg Asp Ser Leu Leu Gln Cys Tyr Ile
115 120 125
Lys Arg Asn Arg Ser Asn Gln Thr Tyr Tyr Leu Tyr Leu Gly Leu Asn
130 135 140
Gln Ala Ser Asn Asp Asp Gly Lys Phe Leu Leu Ala Ala Arg Lys Cys
145 150 155 160
Arg Arg Pro Thr Cys Thr Asp Tyr Ile Ile Ser Leu Asn Cys Asn Asp
165 170 175
Val Ser Lys Gly Ser Ser Thr Tyr Ile Gly Lys Leu Arg Ser Asn Phe
180 185 190
Leu Gly Thr Lys Phe Thr Val Tyr Asp Ala Gln Pro Pro Asn Ala Gly
195 200 205
Ala Lys Val Thr Lys Ser Cys Ser Thr Arg Leu Ile Asn Met Lys Gln
210 215 220
Val Ser Pro Arg Val Pro Ala Gly Asn Tyr Pro Val Ala His Ile Ser
225 230 235 240
Tyr Glu Leu Asn Val Leu Gly Ser Arg Gly Pro Arg Arg Met His Cys
245 250 255
Val Met Asp Ala Ile Pro Ala Ser Ser Ile Glu Pro Gly Gly Val Ala
260 265 270
Pro Thr Gln Thr Glu Phe Leu His Ser Asn Leu Asp Thr Phe Pro Ser
275 280 285
Leu Leu Phe Phe Arg Ser Lys Ser Thr Arg Ala Glu Ser Phe Gln Ser
290 295 300
Gly Pro Leu Ser Asp Gln Lys Asp Gly Met Leu Val Leu Arg Asn Lys
305 310 315 320
Ser Pro Arg Trp His Glu Gln Leu Gln Cys Trp Cys Leu Asn Phe Asn
325 330 335
Gly Arg Val Thr Val Ala Ser Val Lys Asn Phe Gln Leu Val Ala Ser
340 345 350
Pro Glu Asn Ala Ala Ala Gly Gln Glu His Glu Asn Val Ile Leu Gln
355 360 365
Phe Gly Lys Val Gly Lys Asp Val Phe Thr Met Asp Tyr Gln Tyr Pro
370 375 380
Ile Ser Ala Phe Gln Ala Phe Ala Ile Cys Leu Ser Ser Phe Asp Thr
385 390 395 400
Lys Ile Ala Cys Glu
405
<210> 2
<211> 1218
<212> DNA
<213> 棉花
<400> 2
atgtcgttta agagcattat ccaggacatg aagggagagt ttgggagtat atcgagaaaa 60
gggtttgacg tgaagtttgg gtatggcatg agatcgaggt cacatagggt agttcaggac 120
agctcagttc cagttgatgt gttcaagcag agttgttggg caaacatgcc gcctgagctt 180
ttgagggatg tgttgatgag aatagaggca tcagagagta cttggcctcc acgaaagaat 240
gtggttgttt gtgctggtgt atgtaggaat tggagagaga ttatgaagga aattgtgaaa 300
accccagaaa tttcttgcaa gttgacattc ccaatctcat tgaaacagcc tggtccaagg 360
gactccctcc ttcaatgtta cataaaacgt aaccgtagca accaaacata ttatctttac 420
cttggcttga atcaagcttc caacgatgat ggaaagttcc ttcttgctgc aaggaagtgc 480
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<210> 3
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<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
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gtgctggtgt ctgaacttca atggacgggt aacagttgca tcagtcaaaa attttcagct 300
ggttgcatct cctgaaaatg cagctgctgg tcaggagcat gagaatgtca ttctccaatt 360
cggtaaagtg gggaaggatg tattcactat ggattatcag tatccaatct cagcttttca 420
ggcatttgct atatgcctta gtagcttcga tactaagatc gcttgtgag 469
<210> 4
<211> 28
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
atgtcgttta agagcattat ccaggaca 28
<210> 5
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 5
actcacaagc gatcttagta tcgaag 26
<210> 6
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 6
gaggtgttgc tcccactcag ac 22
<210> 7
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 7
atgccacctc ggtgacttgt tc 22
<210> 8
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 8
gacgcacaat cccactatcc 20
<210> 9
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 9
tgcccaacaa ctctgcttga 20
<210> 10
<211> 50
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 10
caaaatggca tgcctgcaga ctagttcact cacaagcgat cttagtatcg 50
<210> 11
<211> 48
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 11
gaattcacta gacctagggg cgcgccaggt ccaaggagaa tgcactgc 48
Claims (10)
1.GhTULP34蛋白在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述非生物逆境胁迫包括干旱胁迫和盐胁迫。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,抑制GhTULP34蛋白的表达,以增强植物抗非生物逆境胁迫的能力。
3.GhTULP34蛋白的编码基因或含有所述编码基因的生物材料在调控植物抗非生物逆境胁迫中的应用;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述GhTULP34蛋白的编码基因具有如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,抑制GhTULP34蛋白的编码基因的表达,以增强植物抗非生物逆境胁迫的能力。
5.根据权利要求3或4所述的应用,其特征在于,所述生物材料包括基因表达盒、表达载体或宿主细胞。
6.根据权利要求1-5任一项所述的应用,其特征在于,所述植物包括棉花和/或拟南芥。
7.一种调控植物抗非生物逆境胁迫的方法,其特征在于,包括抑制GhTULP34蛋白的编码基因在植物内的表达;
所述GhTULP34蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述GhTULP34蛋白的编码基因具有如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,将GhTULP34蛋白的编码基因的沉默片段构建至表达载体上,然后用得到的重组表达载体转化农杆菌,并用转化的农杆菌渗透至植物子叶中,实现GhTULP34蛋白的编码基因的抑制。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述GhTULP34蛋白的编码基因的沉默片段具有如SEQ ID No.3所示的核苷酸序列;
优选地,所述表达载体包括pCLCrVA。
10.根据权利要求7-9任一项所述的方法,其特征在于,所述植物包括棉花和/或拟南芥。
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