一种棉花脱水素类似基因及其应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910189551.6

申请日:

2009.11.27

公开号:

CN102080088A

公开日:

2011.06.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):C12N 15/29变更事项:专利权人变更前:创世纪转基因技术有限公司变更后:创世纪种业有限公司变更事项:地址变更前:518048 广东省深圳市福田区沙尾工业区308栋东方明珠科技大厦四层变更后:518048 广东省深圳市福田区沙尾工业区308栋4层|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C12N 15/29申请日:20091127|||公开

IPC分类号:

C12N15/29; C12N15/82; C12N5/10; C07K14/415; A01H5/00

主分类号:

C12N15/29

申请人:

创世纪转基因技术有限公司

发明人:

孙超; 陈文华; 王君丹; 崔洪志

地址:

518048 广东省深圳市福田区沙尾工业区308栋东方明珠科技大厦四层

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及植物基因工程领域,提供了棉花脱水素类似基因GhDh1,其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示,构建GhDh1基因植物表达载体,用根癌农杆菌介导转化烟草,获得转GhDh1基因烟草,采用干旱模拟实验验证转GhDh1基因烟草,比对照烟草具有更强的耐旱能力,且GhDh1基因在烟草中的表达能在一定程度上提高烟草种子在萌发过程中对干旱胁迫的抵抗能力。

权利要求书

1: 一种棉花脱水素类似基因, 其核苷酸序列如 SEQ ID NO : 1 所示。
2: 根据权利要求 1 所述的一种棉花脱水素类似基因, 其特征在于 : 所述棉花脱水素类 似基因的 cDNA 序列如 SEQ ID NO : 2 所示。
3: 权利要求 2 所述的棉花脱水素类似基因编码的蛋白质, 具有 SEQ ID NO : 3 所示的氨 基酸序列。
4: 含有权利要求 1 或 2 所述棉花脱水素类似基因的植物表达载体。
5: 用权利要求 4 所述植物表达载体转化的植物细胞、 组织或植株。
6: 权利要求 1 或 2 所述棉花脱水素类似基因在耐旱、 耐寒、 耐盐碱植物品种中的应用。

说明书


一种棉花脱水素类似基因及其应用

    技术领域 本发明涉及植物基因工程领域, 尤其涉及一种棉花脱水素类似基因以及其构建的 植物表达载体及其在耐旱、 耐寒、 耐盐碱转基因植物研制方面的应用。
     背景技术 在自然界, 植物暴露在各种各样的环境条件下, 水分亏缺, 冷和冻, 热, 盐和氧匮乏 是影响植物生长的主要环境因子。大多数农作物对不良环境条件是敏感的, 经常会由于环 境胁迫而产生减产。 在胁迫发生期间, 植物体内会产生一系列生理生化变化, 如糖, 脂, 蛋白 质和核酸以及光合作用, 固氮作用和呼吸作用等以适应胁迫。 植物生长的不同阶段, 包括种 子萌发, 种子成熟和衰老都不同程度受胁迫条件的影响。
     植物不能依靠自身的运动趋利避害, 所以在长期的进化过程中形成了一系列主动 适应外界环境变化以保护自身的机理。 在逆境条件下, 植物细胞会发生诸如可溶性蛋白、 糖 类、 有机酸、 脯氨酸、 ABA 含量的增加, 新的蛋白异聚体的出现, 膜脂成分的改变等相应变化。 同样在盐分胁迫和干旱条件下也可以诱发植物细胞启动保护机制, 以减少水分丧失。同时 在植物种子形成过程为了保证能适应各种逆境和长期保存, 也存在一个脱水过程。在这些 过程中, 涉及到一些与植物脱水有关的基因及其产物, 脱水素 (dehydrin) 就是其中较重要 的一种, 它们主要功能是保护植物细胞中的大分子在脱水过程中不受伤害, 使植物对干旱、 盐碱、 寒冷等水分胁迫相关的非生物逆境表现出更好的耐受能力。
     脱水素的一个重要结构特征是它具有 3 类非常保守的区域 : K、 S 和 Y 片段, 其中 K 片段是所有脱水素都具有的。K 片段富含赖氨酸, 通常位于 C 端, 可具有 1 到 12 个重复, 一 般由 15 个氨基酸残基组成 (EKKGIMDKIKEKLPG), 其中也可能存在某些单核苷酸的置换或结 构上的修饰。K 片段能形成双亲性的 α2 螺旋, 这是脱水素的重要功能结构。许多脱水素还 含有由丝氨酸残基组成的 S 片段。有证据表明 S 片段的磷酸化可以使脱水素在信号肽的引 导下进入细胞核。很多脱水素的 N 端还具有另一类保守区域 : Y 片段。它的序列为 DEYGNP, 与植物和细菌分子伴侣的核酸结合位点有同源性。除了以上 3 个保守区域外, 脱水素还具 有另外一些保守性稍差的区域, 这些区域富含甘氨酸和极性氨基酸 ( 特别是苏氨酸 ), 称作 S 片段, 它们通常分布于 K 片段之间。
     基于 3 种保守区域组成的不同, 可将脱水素分为 5 种类型 : YnSK2、 Kn、 SKn、 KnS 和 Y2Kn。YnSK2 型脱水素是最丰富的一类, 含有 1 到 3 个 Y 片段、 1 个 S 片段和 2 个 K 片段, 是 一类碱性或中性蛋白质, 能被干旱或脱落酸 (abscisic acid, ABA) 诱导, 但不被低温诱导。 Kn 型脱水素含有 2 到 9 个 K 片段, 而不含有 Y 片段和 S 片段, 是一类酸性或中性蛋白质, 能 被低温、 干旱和 ABA 诱导, 并且被低温诱导的能力要强于干旱和 ABA。SKn 型脱水素含有 1 个 S 片段和 2 到 3 个 K 片段, 是一类酸性蛋白质, 它们优先被低温诱导。KnS 型脱水素的 K 片段与其它类脱水素有所不同, 起始序列为 KEG( 其它类的起始序列为 EKKG), 它们能被低 温和干旱诱导。Y2Kn 型脱水素含有 2 个 Y 片段和 1 到 2 个 K 片段, 是一类酸性蛋白质。
     发明内容
     本发明的目的在于提供一种棉花脱水素类似基因, 其核苷酸序列如 SEQ ID NO : 1所示。 本发明的第二个目的在于提供棉花脱水素类似基因的 cDNA 序列, 其核苷酸序列 如 SEQ ID NO : 2 所示。
     本发明的第三个目的在于提供一种棉花脱水素类似蛋白, 由 SEQ ID NO : 1 所示核 苷酸序列编码, 其氨基酸序列如 SEQ ID NO : 3 所示。
     本发明的第四个目的在于提供含有所述棉花脱水素类似基因的植物表达载体。
     本发明的第五个目的在于提供用所述植物表达载体转化的植物细胞、 组织或植 株。
     本发明的第六个目的在于所述棉花脱水素类似基因在可提高对水分胁迫相关非 生物逆境耐受能力的植物品种中的应用。
     本发明的技术路线为 :
     1) 干旱处理棉花幼苗 ;
     2) 从经干旱处理的的棉花幼苗上取叶片, 并从叶片提取总 RNA ;
     3)mRNA 差异显示分析, 得到差异表达的 cDNA 片段 ; 4) 根据差异表达的 cDNA 片段, 用 RACE 方法获得棉花脱水素类似基因, 命名为 :GhDh1 ; 6) 构建 GhDh1 植物表达载体, 用农杆菌介导转化烟草, 获得转 GhDh1 基因烟草, 采 用干旱模拟实验验证转 GhDh1 基因烟草, 比对照烟草具有更强的耐旱能力。
     本发明克隆了一种棉花棉花脱水素类似基因 GhDh1, 构建 GhDh1 基因植物表达载 体, 用根癌农杆菌介导转化烟草, 获得转 GhDh1 基因烟草, 采用干旱模拟实验验证转 GhDh1 基因烟草, 比对照烟草具有更强的耐旱能力, 且 GhDh1 基因在烟草中的表达能在一定程度 上提高烟草种子在萌发过程中对干旱胁迫的抵抗能力。
     附图说明 图 1 是棉花总 RNA 琼脂糖凝胶电泳图 ;
     图 2 是差异片段的反向 Northern Dot blot 图 ;
     图 3 是棉花脱水素类似蛋白 GhDh1 亲水性分析图 ;
     图 4 是植物表达载体 pBI121-GhDh1 构建流程图 ;
     图 5 是转 GhDh1 基因烟草 GhDh1 基因 Southern 杂交检测图 ;
     图 6A、 6B 和 6C 是转基因烟草和非转基因烟草 PEG 模拟干旱胁迫实验结果示意图 ;
     图 7 是烟草幼苗干旱模拟实验结果示意图 ;
     图 8 是烟草幼苗干旱处理后重新浇水实验结果示意图 ;
     图 9A 是转空载体 pBI121 和转 GhDh1 基因烟草 T1 代种子萌发状况对比图 ; 和 9B 是转空载体 pBI121 烟草 T1 代种子萌发状况图示 ; 图 9C 是转 GhDh1 基因烟草 T1 代种子萌发状况图示。 具体实施方式
     以下结合具体实施例对本发明的技术路线做进一步详细说明。
     实施例 1 棉花脱水素类似基因 GhDh1 的克隆 一、 棉花材料的处理 鄂杂棉 11 号 F1 代种子萌发 15 天, 取整株材料干旱诱导 8 小时, 冻存于 -70 度冰箱。 二、 棉花总 RNA 的提取
     A. 取 0.1g 棉花叶片液氮研磨后, 加 0.5ml 植物 RNA 提取液 ( 购自 invitrogen), 振荡至彻底混匀。
     B. 室温放置 5 分钟。
     C.4℃ 12,000rpm 离心 1 分钟, 上清转入新的无 RNase 离心管。
     D. 加入 0.1ml 5M NaCl, 温和混匀。
     E. 加入 0.3ml 氯仿, 上下颠倒混匀。
     F.4℃ 12,000rpm 离心 10 分钟, 取上层水相转入新的无 RNase 离心管。
     G. 加与所得水相等体积的异丙醇, 混匀, 室温放置 10 分钟。
     H.4℃ 12,000rpm 离心 10 分钟。弃掉上清, 注意不要倒出沉淀。加 1ml 75%乙 醇。
     I.4℃ 5,000rpm 离心 3 分钟。 倒出液体, 剩余的少量液体短暂离心, 然后用枪头吸 出, 室温晾干 2-3 分钟。
     J. 加 50μl 无 RNase 水, 反复吹打、 混匀, 充分溶解 RNA。
     提取的总 RNA 用 1%琼脂糖凝胶检测完整性, 电泳结果如图 1 所示。
     三、 RNA 样品中 DNA 污染的去除
     A. 在 RNase-free 的 Eppendorf 管中依次加入 16μl 总 RNA、 2μl 10×Buffer、 1μlRnaseOUT、 1μl RNase-free DNaseI(2U/μl) ;
     B. 室温放置 15min ;
     C. 加入 2μl 25mM EDTA, 65℃保温 15min。
     四、 mRNA 差异显示分析
     依据 GENOMYX 公司 fluoroDD Kit System 进行操作 :
     ( 一 ) 逆转录 :
     1、 在 0.2mltube 中, 加入下列成分 :
     总 RNA(0.1ug/ul) 2.0ul
     HIEROGLPH T7(dT12)AP anchored primer(2uM) 2.0ul
     2、 70℃水浴 10 分钟。立即放置在冰浴中。
     3、 加入下列成分: 2.0ul 10×SuperScriptII RT buffer ; 2.0ul 250uM dNTP mix ; 2.0ul100mM DTT ; 9.8ul DEPC·H2O ; 0.2ul 200U/ul SuperScriptII RT。
     4、 进行下列循环 :
     42℃ 5 分钟 ; 50℃ 50 分钟 ; 70℃ 15 分钟 ; 4℃保存
     ( 二 )DDRT-PCR :
     1、 向 0.2ml tube 中加入下列成分 :
     1.0ul RT mix(unlabeled 3’ AP) ; 1.0ul 10×PCR buffer ; 1.5ul 25mM MgCl2 ; 2.0ul250uM dNTP ; 1.75ul 2uM 5’ ARP ; 0.7ul 5uM 3’ TMR-AP(flurescent 3’ AP) ;
     1.75ulH2O ; 0.1ul AmpliTaq(5U/ul)
     2、 进行下列循环 :
     95℃ 2 分钟 ; 92℃ 15 秒, 50℃ 30 秒, 72℃ 2 分钟共 4 个循环 ; 92℃ 15 秒, 60℃ 30 秒, 72℃ 2 分钟共 30 个循环 ; 4℃
     3、 取 4.0ul DDRT-PCR 产物, 加入 1.5ul fluoro loading buffer, 95℃变性 5 分 钟, 冰浴, 上样。
     ( 三 ) 聚丙烯酰胺凝胶电泳 :
     1、 清洗 33×61cm 的低荧光玻璃和 250 微米 spacer 及梳子
     2、 配制 5.6%序列胶 :
     取 70ml 5.6% denaturing HR-1000gel(FL407), 560ul 10% APS, 56ul TEMED 混 匀, 铺胶, 使胶聚合 1 小时
     3、 上槽加入 0.5×TBE, 下槽加入 1×TBE
     4、 上样, 两侧加入 4.0ul DNA standard marker 和 1.5ul fluoroDD loading dye
     5、 电压 3000V, 5 小时
     6、 蒸馏水多次冲洗序列胶 7、 GenomyxSC Fluorescent Imaging Scanner 扫描呈像
     ( 四 )DDRT-PCR 产物的第二次 PCR :
     1、 将所切的胶条放入含有 30ulTE buffer 的 0.5ml tube 中, 37℃, 温育 1-2 天
     2、 在 0.2ml tube 中加入下列成分 :
     2ul 胶溶液 ; 2ul 10×PCR buffer ; 1.2ul 25mM MgCl2 ; 0.3ul 100mM dNTP ; 2ul2uM M13reverse primer ; 2ul 2uM T7 Promoter primer ; 0.5ul Taq。
     3、 循环参数 :
     95℃ 2 分钟 ; 92℃ 15 秒, 50℃ 30 秒, 72℃ 2 分钟共 4 个循环 ; 92℃ 15 秒, 60℃ 30 秒, 72℃ 2 分钟共 30 个循环 ; 4℃
     4、 取 10ul 电泳检测
     ( 五 ) 反向 Northern 杂交, 克隆和序列分析
     为 降 低 差 异 显 示 中 的 假 阳 性, 进 行 了 两 次 反 向 Northern 杂 交。 在 克 隆 片 段 之 前 进 行 第 一 次 反 向 Northern 杂 交, 取 6ul 扩 增 的 片 段 同 时 点 在 两 张 Hybond-N+(AmershamPharmarcia, U.S.A) 尼龙膜上, 用地高辛标记的 dUTP 分别以干旱诱导 和未诱导的棉花总 RNA 为模板标记总 cDNA。在预杂交液中, 65℃进行 2-3 小时的预杂交, 过夜进行杂交。阳性的 cDNA 片段被克隆到 pGEM-T Easy 载体 (Promega, USA) 上, 每一条 片段选择 6 个克隆, 进行第二次反向 Northern 杂交。选择阳性 cDNA 片段进行测序。反向 Northern 的结果如图 2 所示, 其中 A 代表干旱诱导后的总 cDNA 探针, B 代表干旱诱导前的 总 cDNA 探针, 1-8 代表 mRNA 差异显示出差异片段。
     将经过反向 Northern Dot blot 鉴定的 mRNA 差异显示片段 2 号用引物 T7 和 M13 扩增, 回收后连入 -T Vector, 筛选到阳性克隆后, 进行序列分析, 其核苷酸序列 如 SEQ ID NO : 4 所示。该序列全长为 579bp, 经 BLAST 搜索, 未发现与 dehydrin 家族基因 同源性很高。按三个读码框翻译出氨基酸序列, 最大的读码框为 405bp, 编码的 135 个氨基 酸, 其氨基酸序列如 SEQ ID NO : 5 所示。
     五、 用 RACE 方法获得棉花脱水素类似基因 GhDh1 全长 cDNA
     依据已知部分 cDNA 序列, 按照设计两条基因特异性引物, 序列如下 :
     GSP1 : 5’ CTGTTGCCGCCTCATCGCAC 3’
     GSP2 : 5’ GGGACTGCACTGTCCTCTTC 3’
     以干旱诱导的总 RNA 为模板, 用 GSP1 进行逆转录, 随后用 GSP2 和 AAP 进行 PCR 扩 增, 具体操作如下 :
     A 逆转录 :
     1、 在 0.5ml 离心管中加入以下成分 :
     1ul 10uM GSP1 ; 12.5ul(1-5ug)Total RNA ; 13.5ul DEPC·H20
     2、 混匀, 70℃变性 10 分钟, 置于冰浴中至少 2 分钟, 离心
     3、 按下表加入以下成分 :
     2.5ul 10×PCR buffer ; 2.5ul 0.1M DTT ; 1.25ul RNaseOUT(40U/ul) ; 3ul25mMMgCl2 ; 1.25ul 10mM dNTP, 以上各种成分可在另一管中混匀, 在 45℃预热
     4、 混匀各种成分, 离心, 42℃温育 1-2 分钟
     5、 加入 1ul SuperscriptII RT 混匀, 42℃ 10 分钟, 50℃ 1-1.5 小时 6、 70℃ 15 分钟, 以终止反应
     7、 离心 10-20 秒, 37℃温育, 加入 1ul RNase Mix 混匀, 37℃ 30 分钟
     8、 离心, 冰浴
     B 纯化 cDNA 单链 :
     1、 将 binding solution 平衡至室温
     2、 取 100ul ddH2O 70℃温育
     3、 将 120ul binding solution(6M NaI) 加入到第一链合成混合物中, 混匀
     4、 将 cDNA/NaI 混合物转移到 GlassMAX 离心柱中, 13000g 离心 20s
     5、 从管中取出柱子, 将滤过液转移至另一干净离心管中, 保存此管直至 cDNA 纯化 完成, 将离心柱放回原来的离心管中
     6、 将 0.4ml 冷 1×wash buffer 加入到柱子中, 13000g 离心 20 秒, 弃滤过液重复 3 次
     7、 用 0.4ml 冷 70%乙醇洗 2 次柱子
     8、 13000g 离心 1 分钟, 以彻底除去残留的乙醇
     9、 将柱子转移到另一个离心管中, 加入 50ul 65℃预热的 ddH2O, 13000g 离心 20 秒
     C cDNA 加尾 :
     1、 在 0.5ml 离心管中加入以下成分 :
     5.0ul 5×tailing buffer ; 2.5ul 2mM dCTP ; 16.5ul cDNA sample ; 24.0ul H2O
     2、 94℃ 3 分钟, 置于冰上 1 分钟, 离心
     3、 加入 1ul TdT, 混匀, 37℃ 10 分钟
     4、 65℃加热 10 分钟, 离心, 冰浴保存
     D 加尾 cDNA PCR 扩增 :
     1、 在冰上, 向 0.2ml 离心管中加入以下成分 :
     5ul 10×PCR buffer ; 3.0ul 25mM MgCl2 ; 1.0ul 10mM dNTP ; 2.0ul 10uM GSP2 ;
     2.0ul 10uM AAP ; 5.0ul dC-tailed cDNA ; 31.5ul ddH2O。
     2、 94℃变性 5 分钟
     3、 加入 0.5ul Taq 酶, 混匀
     4、 循环参数 :
     94℃ 5 分钟 ; 94℃ 30 秒, 55℃ 30 秒, 72℃ 2 分钟 30 个 ; 72℃ 7 分钟 ; 5℃
     5、 取 5-20ul 电泳检测
     E 巢式 PCR :
     1、 取 5ul 第一轮 PCR 产物加入 495ul TE buffer
     2、 在冰上, 向 0.2ul 离心管中, 加入以下成分 :
     5ul 10×PCR buffer ; 3.0ul 25mM MgCl2 ; 1.0ul 10mM dNTP ; 2.0ul 10uM GSP2 ; 2.0ul 10uM AAP ; 5.0ul dC-tailed cDNA ; 31.5ul ddH2O。
     3、 94℃ 5 分钟
     4、 加入 0.5ul Taq 酶, 混匀
     5、 循环参数 :
     94℃ 5 分钟 ; 94℃ 30 秒, 55℃ 30 秒, 72℃ 2 分钟 30 个 ; 72℃ 7 分钟 ; 5℃ 将第二轮 PCR 获得的片段克隆至 pGEM-T-easy 载体上测序获得基因 5’ 端序列, 其 核苷酸序列如 SEQ ID NO : 6 所示。
     根据已知序列设计引物进行 RT-PCR 扩增并将获得片段克隆至 pGEM-T-easy 载体 上测序, 获得 GhDh1 cDNA 全长序列如 SEQ ID NO : 2 所示。
     根 据 已 知 序 列 设 计 引 物 进 行 PCR 扩 增 基 因 组 DNA 并 将 获 得 片 段 克 隆 至 pGEM-T-easy 载体上测序, 获得 GhDh1 基因组 DNA 全长序列如 SEQ ID NO : 1 所示。
     该 GhDh1 基因的 cDNA 全长为 909bp, 包含一个 600bp 的开放读码框, 编码 299 个氨 基酸, 从第 312 个碱基开始含有一个 95bp 的内含子。它的 5’ 端非翻译区长为 87bp, 3’ 端 非翻译区长为 219bp。
     GhDh1 编码的蛋白的氨基酸序列如 SEQ ID NO : 3 所示, 该基因编码的 299 个氨基 酸序列具有脱水素蛋白的明显特征, 含有一个 S 片段和两个 K 片段。
     将推导出的氨基酸全序列在 NCBI Genebank 上进行 Blast 搜索, 同源性最高的几 个搜索结果如下 :
     gb|AAN78125.1|dehydrin[Citrus x paradisi] 138 3e-31
     gb|AAC02689.1|cold regulated LTCOR18[Lavatera thuringiaca] 120 6e-26
     ref|XP_002285919.1|PREDICTED : hypothetical protein[Vitis vi... 108 3e-22
     emb|CAN66038.1|hypothetical protein[Vitis vinifera] 108 3e-22
     gb|AAP56259.1|dehydrin[Citrus sinensis] 102 3e-20
     gb|ABC68275.1|dehydrin[Coffea canephora]
     2e-19
     g b | A A T 0 6 6 0 0 . 2 | d e h y d r i n [ L u p i n u s a l b u s ] 96.7 1e-18
     gb|ABS12348.1|dehydrin[Populus x canadensis] 95.9 2e-18
     ref|NP_850947.1|ERD10(EARLY RESPONSIVE TO DEHYDRATION 10). 95.9 2e-18
     gb|ABS12346.1|dehydrin[Populus maximowiczii] 95.5 2e-18
     emb|CAA78515.1|dehydrin-cognate[Pisum sativum] 94.4 5e-18
     用软件 DNAMAN 计算 GhDh1 蛋白的 pI = 5.48, 预测的分子量是 22.420kD, 分析 GhDh1 蛋白氨基酸残基的亲水性, 如图 3 所示, 可见它是一个亲水性很强的蛋白。
     实施例 2 GhDh1 基因植物表达载体的构建
     请 参 阅 图 4, 将 PCR 扩 增 得 到 的 GhDh1 基 因 cDNA 用 T4DNA 连 接 酶 连 接 至 pGEM-TEasy 上得到质粒 pGEM-GhDh1, 用 BamH1 和 SacI 同时双酶切 pGEM-GhDh1 和 pBI121, 分别获得 GhDh1 片段和线性 pBI121 载体, 用 T4DNA 连接酶将 GhDh1 片段和线性 pBI121 载 体连接, 得到 GhDh1 基因植物表达载体 pBI121-GhDh1。
     实施例 3 利用农杆菌介导的方法转化法获得转 GhDh1 基因烟草
     1、 根癌农杆菌 LBA4404 感受态细胞的制备
     1) 挑取新鲜的 LBA4404 单菌落接种于含适量抗生素的 LB 液体培养基中, 28℃培养 至对数生长期 ;
     2)4℃, 8000rpm 离心 5 分钟, 收集菌体于小离心管中 ;
     3) 用 600μl 冰预冷的 500mM CaCl2 重悬洗涤细胞 ;
     4)4℃, 8000rpm 离心 5 分钟, 细胞沉淀中加入 100μl 冰预冷的 500mM CaCl2, 混 匀后备用 (24-48 小时后使用效果最佳 )。
     2、 根癌农杆菌 LBA4404 的转化
     1) 加入 1μl 植物表达载体质粒 DNA 至农杆菌感受态细胞中, 轻轻混匀, 于液氮中 速冻 5 分钟, 37℃温浴 5 分钟 ;
     2) 加入 600μl LB 液体培养基, 28℃轻摇 4-6 小时, 室温, 6000rpm 离心 3 分钟, 富 集菌体 ;
     3) 保留 50-200μl 菌液, 混匀, 均匀涂布于含适量抗生素的 LB 选择平板上, 28℃倒 置培养两天。
     4) 挑取新鲜菌落, 进行 PCR 鉴定, 筛选阳性克隆。
     3、 烟草的遗传转化及植株再生
     采用叶盘法转化烟草, 将经 PCR 法鉴定的阳性植株移栽到土壤中, 烟草生长正常。
     4、 转基因烟草植株的 Southern 检测
     用 SDS 法提取烟草叶片总 DNA, EcoR I 消化后走 1%琼脂糖凝胶电泳, 以 DIG 标记 的 GhDh1 基因为探针进行 Southern 杂交, 表明 GhDh1 已经整合到烟草中, 杂交结果如图 5999.所示, 1 号泳道为正对照、 2 号泳道为未转基因烟草负对照, 3 号和 4 号泳道为转 GhDh1 基因 烟草。
     5、 GhDh1 基因功能鉴定及转 GhDh1 基因烟草的干旱耐受实验
     (1)PEG 模拟干旱胁迫实验
     请参阅图 6A, 将卡那抗性烟草置于含 3% PEG4000 的生根培养基上进行培养, 20 天 后观察, 植株生根, 图 6B 和 6C 为对照烟草 ( 即非转基因植株 ) 置于含 3% PEG4000 的生根 培养基上进行培养, 20 天后观察, 不生根, 叶缘黄化, 表现出较重的干旱胁迫的症状。
     (2) 转 GhDh1 基因烟草干旱耐受实验
     以未转基因烟草作为对照, 将移栽到土壤后 10 天的的烟草进行干旱处理, 结果显 示, 转 GhDh1 基因烟草干旱胁迫条件下生长状况明显好于对照, 如图 7 所示, 1 为非转基因 对照植株、 2 为第 6 号转基因株系、 3 为第 15 号转基因株系 ; 重新浇水进行复苏后转基因植 株与对照组相比受干旱影响较小, 如图 8 所示, 1 为非转基因对照植株、 2 为第 6 号转基因株 系、 3 为第 15 号转基因株系。
     (3) 转 GhDh1 基因烟草 T1 代种子萌发实验
     请参阅图 9A、 9B 和 9C, 9A 中 A 代表转 GhDh1 基因 T1 代种子, CK 代表转 PBI121 载 体 T1 代种子。 分别选取转 GhDh1 基因烟草各 6 个株系的 T1 代种子, 以转空载体 pBI121 的烟草 ( 图 9B) 做为对照, 在附加 13% PEG 的 MS 培养基上进行萌发试验。结果发现, 转 GhDh1 基 因烟草第 11 号株系的种子萌发明显快于转空载体的烟草种子 ( 图 9C), 而且在萌发后的生 长速度也比对照快。这说明 GhDh1 基因在烟草中的表达能在一定程度上提高烟草种子在萌 发过程中对干旱胁迫的抵抗能力。
     SEQUENCE LISTING
     <110> 创世纪转基因技术有限公司
     <120> 一种棉花脱水素类似基因及其应用
     <160>6
     <170>PatentIn version 3.3
     <210>1
     <211>720
     <212>DNA
     <213> 棉花
     <400>1
     gaagtgatcc acaatcttga tacggtaata cgttaggtag ttttcagcat acttgttttg 60
     agtttagtgg ttgtagataa agaaaaaatg gctgaggagc ataccaaggt tggtggtgag 120
     gaagcagtgg cgagcaagga gcgagggatg tttgatttct tggggaagaa agaagaggag 180
     aagcctcaac ctcaagagga ggtggtgtcc acccagtttg agaaagtcaa gatagaagag 240
     gaacataagg aagatgagaa gaaacacagt ctcctggaca agcttcaccg atccaatagc 300
     agctccagct cttctagtga cgaggaagaa ggtgaaggtg aaggcggaga gaagaagaag 360
     aagaaaaagg agaagaaggg aaagaaagaa gaggacagtg cagtcccagt ggagaagtgc 420
     gatgaggcgg caacagttca ccactcagag acgccggaaa agaagggttt catggagaag 480
     10102080088 A CN 102080091
     说aactcccagg ccccaactga aaatcaagga ccactgctcc明书aggtcaccac agacaaaaga ccaaaacaga tgcatttcaa cccaccacca gaagaaggga ggacgagaag gtaaaagatg9/11 页atcaaagaca gctgctgctg tttttggaga gaaaaagaga <210>2 <211>909 <212>DNA <213> 棉花 <400>2 gaagtgatcc agtttagtgg gaagcagtgg aagcctcaac gaacataagg agctccagctacagcataag gaacgaccac gaaaattcct ccattaatgaaaagatgaag catgagggag ggttaccact atcaatataa540 600 660 720acaatcttga ttgtagataa cgagcaagga ctcaagagga aagatgagaa cttctagtgatacggtaata agaaaaaatg gcgagggatg ggtggtgtcc gaaacacagt cgaggaagaacgttaggtag gctgaggagc tttgatttct acccagtttg ctcctggaca ggtgaaggtg gaggacagtg acgccggaaa aaagatgaag catgagggag ggttaccact atcaatataa tggaactgtt tctgttttca tattataatattttcagcat ataccaaggt tggggaagaa agaaagtcaa agcttcaccg aaggcggaga cagtcccagt agaagggttt aggtcaccac agacaaaaga ccaaaacaga tgcatttcaa tgttctctgt tgattgtaag attaagaaaaacttgttttg tggtggtgag agaagaggag gatagaagag atccaatagc gaagaagaag ggagaagtgc catggagaag cccaccacca gaagaaggga ggacgagaag gtaaaagatg atttcttttt taaaaagtaa aaaaaaaaaa60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 909aagaaaaagg agaagaaggg aaagaaagaa gatgaggcgg caacagttca ccactcagag atcaaagaca aactcccagg acagcataag gctgctgctg ccccaactga gaacgaccac tttttggaga aaatcaagga gaaaattcct gaaaaagaga ccactgctcc ccattaatga tctatgagat tgtgtggttt attaatttgt ggggttgcat acatcatata aatttctgcg aagggtatgt atatttaatg tttttaatgt aaaaaaaaa <210>3 <211>199 <212>PRT <213> 棉花 <400>3 Met Ala Glu Glu His Thr Lys Val 1 5 Lys Glu Arg Gly Met Phe Asp Phe 20 Pro Gln Pro Gln Glu Glu Val Val 35 40 Ile Glu Glu Glu His Lys Glu Asp 50 55Gly Gly Glu Glu Ala 10 Leu Gly Lys Lys Glu 25 Ser Thr Gln Phe Glu 45 Glu Lys Lys His Ser 60Val Ala Ser 15 Glu Glu Lys 30 Lys Val Lys Leu Leu Asp11102080088 A CN 102080091
     说明书Ser Ser Ser Asp Glu 75 Lys Lys Lys Lys Glu 95 Pro Val Glu Lys Cys 110 Pro Glu Lys Lys Gly 125 Gln His Lys Lys Asp 140 Ala Pro Thr Glu Asn 155 Gly Phe Leu Glu Lys 175 Thr Glu Asp Glu Lys 19010/11 页Lys Leu His Arg Ser 65 Glu Gly Glu Gly Glu 85 Lys Gly Lys Lys Glu 100 Glu Ala Ala Thr Val 115 Met Glu Lys Ile Lys 130 Glu Val Thr Thr Pro 145 His His Glu Gly Glu 165 Lys Glu Lys Ile ProAsn Ser Ser Ser Ser 70 Gly Gly Glu Lys Lys 90 Glu Asp Ser Ala Val 105 His His Ser Glu Thr 120 Asp Lys Leu Pro Gly 135 Pro Pro Ala Ala Ala 150 Thr Lys Glu Lys Lys 170 Gly Tyr His Ser Lys 185Glu 80 Lys Asp Phe Glu Asp 160 Ile Glu180 Lys Glu Thr Thr Ala Pro His 195 <210>4 <211>579 <212>DNA <213> 棉花 <400>4 cttctctccg ccttcaccta tccaatagca gtgaaggcgg agagaagaag aagaagaaga gtgcagtccc agtggagaag tgcgatgagg aaaagaaggg tttcatggat aagatcaaag aagaggacac cacccaacca ccagctgctg gagggacaaa agagaagaag ggatttttgg actccaaaac agaggacgag aaggaaaaag taatgcattt caagtaaaag atgtgtagag tctgctctct gtttttcttt ttggggttgc cctgcttgta agttaaaaaa gaaaaaaaaa <210>5 <211>135 <212>PRT <213> 棉花 <400>5gctccagctc aaaaggagaa tagcaacagt acaaactccc ctgccccaat tgaaaatcaa agaccactgc attgtgtggt atacatcata aaaaaaaaattctagtgac gggaaagaaa tcaccactca aggacagcat tgagaacgac ggagaaaatt tcccaattaa ttatcaattt taaatttctggaggaagaag gaacaggaca gagacgccgg aagaaagatg caccatgaag cctggttacc tgaatcaata gttggaactg cgtctgtttt60 120 180 240 300 360 420 480 540 57912102080088 A CN 102080091
     说明书Ser Ser Ser Ser Ser 10 Lys Lys Lys Lys Lys 25 Ala Val Pro Val Glu 45 Glu Thr Pro Glu Lys 60 Pro Gly Gln His Lys 75 Ala Ala Ala Pro Ile 90 Lys Lys Gly Phe Leu 105 Ser Lys Thr Glu Asp 12511/11 页Ser Leu Arg Leu His Leu Ser Asn 1 5 Glu Glu Glu Gly Glu Gly Gly Glu 20 Lys Gly Lys Lys Glu Gln Asp Ser 35 40 Glu Val Ala Thr Val His His Ser 50 55 Met Asp Lys Ile Lys Asp Lys Leu 65 70 Glu Asp Thr Thr Gln Pro Pro Ala 85 His His Glu Gly Gly Thr Lys Glu 100 Lys Glu Lys Ile Pro Gly Tyr His 115 120 Lys Glu Thr Thr Ala Pro Asn 130 135 <210>6 <211>407 <212>DNA <213> 棉花 <400>6 gaagtgatcc acaatcttga tacggtaata agtttagtgg ttgtagataa agaaaaaatg gaagcagtgg cgagcaagga gcgagggatg aagcctcaac ctcaagagga ggtggtgtcc gaacataagg aagatgagaa gaaacacagt agctccagct cttctagtga cgaggaagaa aagaaaaagg agaagaaggg aaagaaagaaSer Ser Asp 15 Lys Lys Glu 30 Lys Cys Asp Lys Gly Phe Lys Asp Glu 80 Glu Asn Asp 95 Val Lys Ile 110 Glu Lys Glucgttaggtag gctgaggagc tttgatttct acccagtttg ctcctggaca ggtgaaggtg gaggacagtgttttcagcat ataccaaggt tggggaagaa agaaagtcaa agcttcaccg aaggcggaga cagtcccacttgttttg tggtggtgag agaagaggag gatagaagag atccaatagc gaagaagaag60 120 180 240 300 360 407

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1、10申请公布号CN102080088A43申请公布日20110601CN102080088ACN102080088A21申请号200910189551622申请日20091127C12N15/29200601C12N15/82200601C12N5/10200601C07K14/415200601A01H5/0020060171申请人创世纪转基因技术有限公司地址518048广东省深圳市福田区沙尾工业区308栋东方明珠科技大厦四层72发明人孙超陈文华王君丹崔洪志54发明名称一种棉花脱水素类似基因及其应用57摘要本发明涉及植物基因工程领域,提供了棉花脱水素类似基因GHDH1,其核苷酸序列如SEQI。

2、DNO1所示,构建GHDH1基因植物表达载体,用根癌农杆菌介导转化烟草,获得转GHDH1基因烟草,采用干旱模拟实验验证转GHDH1基因烟草,比对照烟草具有更强的耐旱能力,且GHDH1基因在烟草中的表达能在一定程度上提高烟草种子在萌发过程中对干旱胁迫的抵抗能力。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书11页附图5页CN102080091A1/1页21一种棉花脱水素类似基因,其核苷酸序列如SEQIDNO1所示。2根据权利要求1所述的一种棉花脱水素类似基因,其特征在于所述棉花脱水素类似基因的CDNA序列如SEQIDNO2所示。3权利要求2所述的棉花脱水素类似。

3、基因编码的蛋白质,具有SEQIDNO3所示的氨基酸序列。4含有权利要求1或2所述棉花脱水素类似基因的植物表达载体。5用权利要求4所述植物表达载体转化的植物细胞、组织或植株。6权利要求1或2所述棉花脱水素类似基因在耐旱、耐寒、耐盐碱植物品种中的应用。权利要求书CN102080088ACN102080091A1/11页3一种棉花脱水素类似基因及其应用技术领域0001本发明涉及植物基因工程领域,尤其涉及一种棉花脱水素类似基因以及其构建的植物表达载体及其在耐旱、耐寒、耐盐碱转基因植物研制方面的应用。背景技术0002在自然界,植物暴露在各种各样的环境条件下,水分亏缺,冷和冻,热,盐和氧匮乏是影响植物生长。

4、的主要环境因子。大多数农作物对不良环境条件是敏感的,经常会由于环境胁迫而产生减产。在胁迫发生期间,植物体内会产生一系列生理生化变化,如糖,脂,蛋白质和核酸以及光合作用,固氮作用和呼吸作用等以适应胁迫。植物生长的不同阶段,包括种子萌发,种子成熟和衰老都不同程度受胁迫条件的影响。0003植物不能依靠自身的运动趋利避害,所以在长期的进化过程中形成了一系列主动适应外界环境变化以保护自身的机理。在逆境条件下,植物细胞会发生诸如可溶性蛋白、糖类、有机酸、脯氨酸、ABA含量的增加,新的蛋白异聚体的出现,膜脂成分的改变等相应变化。同样在盐分胁迫和干旱条件下也可以诱发植物细胞启动保护机制,以减少水分丧失。同时在。

5、植物种子形成过程为了保证能适应各种逆境和长期保存,也存在一个脱水过程。在这些过程中,涉及到一些与植物脱水有关的基因及其产物,脱水素DEHYDRIN就是其中较重要的一种,它们主要功能是保护植物细胞中的大分子在脱水过程中不受伤害,使植物对干旱、盐碱、寒冷等水分胁迫相关的非生物逆境表现出更好的耐受能力。0004脱水素的一个重要结构特征是它具有3类非常保守的区域K、S和Y片段,其中K片段是所有脱水素都具有的。K片段富含赖氨酸,通常位于C端,可具有1到12个重复,一般由15个氨基酸残基组成EKKGIMDKIKEKLPG,其中也可能存在某些单核苷酸的置换或结构上的修饰。K片段能形成双亲性的2螺旋,这是脱水。

6、素的重要功能结构。许多脱水素还含有由丝氨酸残基组成的S片段。有证据表明S片段的磷酸化可以使脱水素在信号肽的引导下进入细胞核。很多脱水素的N端还具有另一类保守区域Y片段。它的序列为DEYGNP,与植物和细菌分子伴侣的核酸结合位点有同源性。除了以上3个保守区域外,脱水素还具有另外一些保守性稍差的区域,这些区域富含甘氨酸和极性氨基酸特别是苏氨酸,称作S片段,它们通常分布于K片段之间。0005基于3种保守区域组成的不同,可将脱水素分为5种类型YNSK2、KN、SKN、KNS和Y2KN。YNSK2型脱水素是最丰富的一类,含有1到3个Y片段、1个S片段和2个K片段,是一类碱性或中性蛋白质,能被干旱或脱落酸。

7、ABSCISICACID,ABA诱导,但不被低温诱导。KN型脱水素含有2到9个K片段,而不含有Y片段和S片段,是一类酸性或中性蛋白质,能被低温、干旱和ABA诱导,并且被低温诱导的能力要强于干旱和ABA。SKN型脱水素含有1个S片段和2到3个K片段,是一类酸性蛋白质,它们优先被低温诱导。KNS型脱水素的K片段与其它类脱水素有所不同,起始序列为KEG其它类的起始序列为EKKG,它们能被低温和干旱诱导。Y2KN型脱水素含有2个Y片段和1到2个K片段,是一类酸性蛋白质。说明书CN102080088ACN102080091A2/11页4发明内容0006本发明的目的在于提供一种棉花脱水素类似基因,其核苷酸。

8、序列如SEQIDNO1所示。0007本发明的第二个目的在于提供棉花脱水素类似基因的CDNA序列,其核苷酸序列如SEQIDNO2所示。0008本发明的第三个目的在于提供一种棉花脱水素类似蛋白,由SEQIDNO1所示核苷酸序列编码,其氨基酸序列如SEQIDNO3所示。0009本发明的第四个目的在于提供含有所述棉花脱水素类似基因的植物表达载体。0010本发明的第五个目的在于提供用所述植物表达载体转化的植物细胞、组织或植株。0011本发明的第六个目的在于所述棉花脱水素类似基因在可提高对水分胁迫相关非生物逆境耐受能力的植物品种中的应用。0012本发明的技术路线为00131干旱处理棉花幼苗;00142从经。

9、干旱处理的的棉花幼苗上取叶片,并从叶片提取总RNA;00153MRNA差异显示分析,得到差异表达的CDNA片段;00164根据差异表达的CDNA片段,用RACE方法获得棉花脱水素类似基因,命名为GHDH1;00176构建GHDH1植物表达载体,用农杆菌介导转化烟草,获得转GHDH1基因烟草,采用干旱模拟实验验证转GHDH1基因烟草,比对照烟草具有更强的耐旱能力。0018本发明克隆了一种棉花棉花脱水素类似基因GHDH1,构建GHDH1基因植物表达载体,用根癌农杆菌介导转化烟草,获得转GHDH1基因烟草,采用干旱模拟实验验证转GHDH1基因烟草,比对照烟草具有更强的耐旱能力,且GHDH1基因在烟草。

10、中的表达能在一定程度上提高烟草种子在萌发过程中对干旱胁迫的抵抗能力。附图说明0019图1是棉花总RNA琼脂糖凝胶电泳图;0020图2是差异片段的反向NORTHERNDOTBLOT图;0021图3是棉花脱水素类似蛋白GHDH1亲水性分析图;0022图4是植物表达载体PBI121GHDH1构建流程图;0023图5是转GHDH1基因烟草GHDH1基因SOUTHERN杂交检测图;0024图6A、6B和6C是转基因烟草和非转基因烟草PEG模拟干旱胁迫实验结果示意图;0025图7是烟草幼苗干旱模拟实验结果示意图;0026图8是烟草幼苗干旱处理后重新浇水实验结果示意图;0027图9A是转空载体PBI121和。

11、转GHDH1基因烟草T1代种子萌发状况对比图;和9B是转空载体PBI121烟草T1代种子萌发状况图示;图9C是转GHDH1基因烟草T1代种子萌发状况图示。具体实施方式0028以下结合具体实施例对本发明的技术路线做进一步详细说明。说明书CN102080088ACN102080091A3/11页50029实施例1棉花脱水素类似基因GHDH1的克隆0030一、棉花材料的处理0031鄂杂棉11号F1代种子萌发15天,取整株材料干旱诱导8小时,冻存于70度冰箱。0032二、棉花总RNA的提取0033A取01G棉花叶片液氮研磨后,加05ML植物RNA提取液购自INVITROGEN,振荡至彻底混匀。0034。

12、B室温放置5分钟。0035C412,000RPM离心1分钟,上清转入新的无RNASE离心管。0036D加入01ML5MNACL,温和混匀。0037E加入03ML氯仿,上下颠倒混匀。0038F412,000RPM离心10分钟,取上层水相转入新的无RNASE离心管。0039G加与所得水相等体积的异丙醇,混匀,室温放置10分钟。0040H412,000RPM离心10分钟。弃掉上清,注意不要倒出沉淀。加1ML75乙醇。0041I45,000RPM离心3分钟。倒出液体,剩余的少量液体短暂离心,然后用枪头吸出,室温晾干23分钟。0042J加50L无RNASE水,反复吹打、混匀,充分溶解RNA。0043提取。

13、的总RNA用1琼脂糖凝胶检测完整性,电泳结果如图1所示。0044三、RNA样品中DNA污染的去除0045A在RNASEFREE的EPPENDORF管中依次加入16L总RNA、2L10BUFFER、1LRNASEOUT、1LRNASEFREEDNASEI2U/L;0046B室温放置15MIN;0047C加入2L25MMEDTA,65保温15MIN。0048四、MRNA差异显示分析0049依据GENOMYX公司FLUORODDKITSYSTEM进行操作0050一逆转录00511、在02MLTUBE中,加入下列成分0052总RNA01UG/UL20UL0053HIEROGLPHT7DT12APANC。

14、HOREDPRIMER2UM20UL00542、70水浴10分钟。立即放置在冰浴中。00553、加入下列成分20UL10SUPERSCRIPTIIRTBUFFER;20UL250UMDNTPMIX;20UL100MMDTT;98ULDEPCH2O;02UL200U/ULSUPERSCRIPTIIRT。00564、进行下列循环0057425分钟;5050分钟;7015分钟;4保存0058二DDRTPCR00591、向02MLTUBE中加入下列成分006010ULRTMIXUNLABELED3AP;10UL10PCRBUFFER;15UL25MMMGCL2;20UL250UMDNTP;175UL2。

15、UM5ARP;07UL5UM3TMRAPFLURESCENT3AP;说明书CN102080088ACN102080091A4/11页6175ULH2O;01ULAMPLITAQ5U/UL00612、进行下列循环0062952分钟;9215秒,5030秒,722分钟共4个循环;9215秒,6030秒,722分钟共30个循环;400633、取40ULDDRTPCR产物,加入15ULFLUOROLOADINGBUFFER,95变性5分钟,冰浴,上样。0064三聚丙烯酰胺凝胶电泳00651、清洗3361CM的低荧光玻璃和250微米SPACER及梳子00662、配制56序列胶0067取70ML56DEN。

16、ATURINGHR1000GELFL407,560UL10APS,56ULTEMED混匀,铺胶,使胶聚合1小时00683、上槽加入05TBE,下槽加入1TBE00694、上样,两侧加入40ULDNASTANDARDMARKER和15ULFLUORODDLOADINGDYE00705、电压3000V,5小时00716、蒸馏水多次冲洗序列胶00727、GENOMYXSCFLUORESCENTIMAGINGSCANNER扫描呈像0073四DDRTPCR产物的第二次PCR00741、将所切的胶条放入含有30ULTEBUFFER的05MLTUBE中,37,温育12天00752、在02MLTUBE中加入下。

17、列成分00762UL胶溶液;2UL10PCRBUFFER;12UL25MMMGCL2;03UL100MMDNTP;2UL2UMM13REVERSEPRIMER;2UL2UMT7PROMOTERPRIMER;05ULTAQ。00773、循环参数0078952分钟;9215秒,5030秒,722分钟共4个循环;9215秒,6030秒,722分钟共30个循环;400794、取10UL电泳检测0080五反向NORTHERN杂交,克隆和序列分析0081为降低差异显示中的假阳性,进行了两次反向NORTHERN杂交。在克隆片段之前进行第一次反向NORTHERN杂交,取6UL扩增的片段同时点在两张HYBOND。

18、NAMERSHAMPHARMARCIA,USA尼龙膜上,用地高辛标记的DUTP分别以干旱诱导和未诱导的棉花总RNA为模板标记总CDNA。在预杂交液中,65进行23小时的预杂交,过夜进行杂交。阳性的CDNA片段被克隆到PGEMTEASY载体PROMEGA,USA上,每一条片段选择6个克隆,进行第二次反向NORTHERN杂交。选择阳性CDNA片段进行测序。反向NORTHERN的结果如图2所示,其中A代表干旱诱导后的总CDNA探针,B代表干旱诱导前的总CDNA探针,18代表MRNA差异显示出差异片段。0082将经过反向NORTHERNDOTBLOT鉴定的MRNA差异显示片段2号用引物T7和M13扩增。

19、,回收后连入TVECTOR,筛选到阳性克隆后,进行序列分析,其核苷酸序列如SEQIDNO4所示。该序列全长为579BP,经BLAST搜索,未发现与DEHYDRIN家族基因同源性很高。按三个读码框翻译出氨基酸序列,最大的读码框为405BP,编码的135个氨基酸,其氨基酸序列如SEQIDNO5所示。说明书CN102080088ACN102080091A5/11页70083五、用RACE方法获得棉花脱水素类似基因GHDH1全长CDNA0084依据已知部分CDNA序列,按照设计两条基因特异性引物,序列如下0085GSP15CTGTTGCCGCCTCATCGCAC30086GSP25GGGACTGCAC。

20、TGTCCTCTTC30087以干旱诱导的总RNA为模板,用GSP1进行逆转录,随后用GSP2和AAP进行PCR扩增,具体操作如下0088A逆转录00891、在05ML离心管中加入以下成分00901UL10UMGSP1;125UL15UGTOTALRNA;135ULDEPCH2000912、混匀,70变性10分钟,置于冰浴中至少2分钟,离心00923、按下表加入以下成分009325UL10PCRBUFFER;25UL01MDTT;125ULRNASEOUT40U/UL;3UL25MMMGCL2;125UL10MMDNTP,以上各种成分可在另一管中混匀,在45预热00944、混匀各种成分,离心,。

21、42温育12分钟00955、加入1ULSUPERSCRIPTIIRT混匀,4210分钟,50115小时00966、7015分钟,以终止反应00977、离心1020秒,37温育,加入1ULRNASEMIX混匀,3730分钟00988、离心,冰浴0099B纯化CDNA单链01001、将BINDINGSOLUTION平衡至室温01012、取100ULDDH2O70温育01023、将120ULBINDINGSOLUTION6MNAI加入到第一链合成混合物中,混匀01034、将CDNA/NAI混合物转移到GLASSMAX离心柱中,13000G离心20S01045、从管中取出柱子,将滤过液转移至另一干净离。

22、心管中,保存此管直至CDNA纯化完成,将离心柱放回原来的离心管中01056、将04ML冷1WASHBUFFER加入到柱子中,13000G离心20秒,弃滤过液重复3次01067、用04ML冷70乙醇洗2次柱子01078、13000G离心1分钟,以彻底除去残留的乙醇01089、将柱子转移到另一个离心管中,加入50UL65预热的DDH2O,13000G离心20秒0109CCDNA加尾01101、在05ML离心管中加入以下成分011150UL5TAILINGBUFFER;25UL2MMDCTP;165ULCDNASAMPLE;240ULH2O01122、943分钟,置于冰上1分钟,离心01133、加入。

23、1ULTDT,混匀,3710分钟01144、65加热10分钟,离心,冰浴保存0115D加尾CDNAPCR扩增01161、在冰上,向02ML离心管中加入以下成分01175UL10PCRBUFFER;30UL25MMMGCL2;10UL10MMDNTP;20UL10UMGSP2;说明书CN102080088ACN102080091A6/11页820UL10UMAAP;50ULDCTAILEDCDNA;315ULDDH2O。01182、94变性5分钟01193、加入05ULTAQ酶,混匀01204、循环参数0121945分钟;9430秒,5530秒,722分钟30个;727分钟;501225、取52。

24、0UL电泳检测0123E巢式PCR01241、取5UL第一轮PCR产物加入495ULTEBUFFER01252、在冰上,向02UL离心管中,加入以下成分01265UL10PCRBUFFER;30UL25MMMGCL2;10UL10MMDNTP;20UL10UMGSP2;20UL10UMAAP;50ULDCTAILEDCDNA;315ULDDH2O。01273、945分钟01284、加入05ULTAQ酶,混匀01295、循环参数0130945分钟;9430秒,5530秒,722分钟30个;727分钟;50131将第二轮PCR获得的片段克隆至PGEMTEASY载体上测序获得基因5端序列,其核苷酸序。

25、列如SEQIDNO6所示。0132根据已知序列设计引物进行RTPCR扩增并将获得片段克隆至PGEMTEASY载体上测序,获得GHDH1CDNA全长序列如SEQIDNO2所示。0133根据已知序列设计引物进行PCR扩增基因组DNA并将获得片段克隆至PGEMTEASY载体上测序,获得GHDH1基因组DNA全长序列如SEQIDNO1所示。0134该GHDH1基因的CDNA全长为909BP,包含一个600BP的开放读码框,编码299个氨基酸,从第312个碱基开始含有一个95BP的内含子。它的5端非翻译区长为87BP,3端非翻译区长为219BP。0135GHDH1编码的蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO3。

26、所示,该基因编码的299个氨基酸序列具有脱水素蛋白的明显特征,含有一个S片段和两个K片段。0136将推导出的氨基酸全序列在NCBIGENEBANK上进行BLAST搜索,同源性最高的几个搜索结果如下0137GB|AAN781251|DEHYDRINCITRUSXPARADISI1383E310138GB|AAC026891|COLDREGULATEDLTCOR18LAVATERATHURINGIACA1206E260139REF|XP_0022859191|PREDICTEDHYPOTHETICALPROTEINVITISVI1083E220140EMB|CAN660381|HYPOTHETIC。

27、ALPROTEINVITISVINIFERA1083E220141GB|AAP562591|DEHYDRINCITRUSSINENSIS1023E200142GB|ABC682751|DEHYDRINCOFFEACANEPHORA说明书CN102080088ACN102080091A7/11页99942E190143GB|AAT066002|DEHYDRINLUPINUSALBUS9671E180144GB|ABS123481|DEHYDRINPOPULUSXCANADENSIS9592E180145REF|NP_8509471|ERD10EARLYRESPONSIVETODEHYDRATIO。

28、N109592E180146GB|ABS123461|DEHYDRINPOPULUSMAXIMOWICZII9552E180147EMB|CAA785151|DEHYDRINCOGNATEPISUMSATIVUM9445E180148用软件DNAMAN计算GHDH1蛋白的PI548,预测的分子量是22420KD,分析GHDH1蛋白氨基酸残基的亲水性,如图3所示,可见它是一个亲水性很强的蛋白。0149实施例2GHDH1基因植物表达载体的构建0150请参阅图4,将PCR扩增得到的GHDH1基因CDNA用T4DNA连接酶连接至PGEMTEASY上得到质粒PGEMGHDH1,用BAMH1和SACI同时。

29、双酶切PGEMGHDH1和PBI121,分别获得GHDH1片段和线性PBI121载体,用T4DNA连接酶将GHDH1片段和线性PBI121载体连接,得到GHDH1基因植物表达载体PBI121GHDH1。0151实施例3利用农杆菌介导的方法转化法获得转GHDH1基因烟草01521、根癌农杆菌LBA4404感受态细胞的制备01531挑取新鲜的LBA4404单菌落接种于含适量抗生素的LB液体培养基中,28培养至对数生长期;015424,8000RPM离心5分钟,收集菌体于小离心管中;01553用600L冰预冷的500MMCACL2重悬洗涤细胞;015644,8000RPM离心5分钟,细胞沉淀中加入1。

30、00L冰预冷的500MMCACL2,混匀后备用2448小时后使用效果最佳。01572、根癌农杆菌LBA4404的转化01581加入1L植物表达载体质粒DNA至农杆菌感受态细胞中,轻轻混匀,于液氮中速冻5分钟,37温浴5分钟;01592加入600LLB液体培养基,28轻摇46小时,室温,6000RPM离心3分钟,富集菌体;01603保留50200L菌液,混匀,均匀涂布于含适量抗生素的LB选择平板上,28倒置培养两天。01614挑取新鲜菌落,进行PCR鉴定,筛选阳性克隆。01623、烟草的遗传转化及植株再生0163采用叶盘法转化烟草,将经PCR法鉴定的阳性植株移栽到土壤中,烟草生长正常。01644。

31、、转基因烟草植株的SOUTHERN检测0165用SDS法提取烟草叶片总DNA,ECORI消化后走1琼脂糖凝胶电泳,以DIG标记的GHDH1基因为探针进行SOUTHERN杂交,表明GHDH1已经整合到烟草中,杂交结果如图5说明书CN102080088ACN102080091A8/11页10所示,1号泳道为正对照、2号泳道为未转基因烟草负对照,3号和4号泳道为转GHDH1基因烟草。01665、GHDH1基因功能鉴定及转GHDH1基因烟草的干旱耐受实验01671PEG模拟干旱胁迫实验0168请参阅图6A,将卡那抗性烟草置于含3PEG4000的生根培养基上进行培养,20天后观察,植株生根,图6B和6C。

32、为对照烟草即非转基因植株置于含3PEG4000的生根培养基上进行培养,20天后观察,不生根,叶缘黄化,表现出较重的干旱胁迫的症状。01692转GHDH1基因烟草干旱耐受实验0170以未转基因烟草作为对照,将移栽到土壤后10天的的烟草进行干旱处理,结果显示,转GHDH1基因烟草干旱胁迫条件下生长状况明显好于对照,如图7所示,1为非转基因对照植株、2为第6号转基因株系、3为第15号转基因株系;重新浇水进行复苏后转基因植株与对照组相比受干旱影响较小,如图8所示,1为非转基因对照植株、2为第6号转基因株系、3为第15号转基因株系。01713转GHDH1基因烟草T1代种子萌发实验0172请参阅图9A、9。

33、B和9C,9A中A代表转GHDH1基因T1代种子,CK代表转PBI121载体T1代种子。0173分别选取转GHDH1基因烟草各6个株系的T1代种子,以转空载体PBI121的烟草图9B做为对照,在附加13PEG的MS培养基上进行萌发试验。结果发现,转GHDH1基因烟草第11号株系的种子萌发明显快于转空载体的烟草种子图9C,而且在萌发后的生长速度也比对照快。这说明GHDH1基因在烟草中的表达能在一定程度上提高烟草种子在萌发过程中对干旱胁迫的抵抗能力。0174SEQUENCELISTING0175创世纪转基因技术有限公司0176一种棉花脱水素类似基因及其应用017760178PATENTINVERS。

34、ION330179101807200181DNA0182棉花018310184GAAGTGATCCACAATCTTGATACGGTAATACGTTAGGTAGTTTTCAGCATACTTGTTTTG600185AGTTTAGTGGTTGTAGATAAAGAAAAAATGGCTGAGGAGCATACCAAGGTTGGTGGTGAG1200186GAAGCAGTGGCGAGCAAGGAGCGAGGGATGTTTGATTTCTTGGGGAAGAAAGAAGAGGAG1800187AAGCCTCAACCTCAAGAGGAGGTGGTGTCCACCCAGTTTGAGAAAGTCAAGATAGAAGAG2。

35、400188GAACATAAGGAAGATGAGAAGAAACACAGTCTCCTGGACAAGCTTCACCGATCCAATAGC3000189AGCTCCAGCTCTTCTAGTGACGAGGAAGAAGGTGAAGGTGAAGGCGGAGAGAAGAAGAAG3600190AAGAAAAAGGAGAAGAAGGGAAAGAAAGAAGAGGACAGTGCAGTCCCAGTGGAGAAGTGC4200191GATGAGGCGGCAACAGTTCACCACTCAGAGACGCCGGAAAAGAAGGGTTTCATGGAGAAG480说明书CN102080088ACN102080091A9/1。

36、1页110192ATCAAAGACAAACTCCCAGGACAGCATAAGAAAGATGAAGAGGTCACCACCCCACCACCA5400193GCTGCTGCTGCCCCAACTGAGAACGACCACCATGAGGGAGAGACAAAAGAGAAGAAGGGA6000194TTTTTGGAGAAAATCAAGGAGAAAATTCCTGGTTACCACTCCAAAACAGAGGACGAGAAG6600195GAAAAAGAGACCACTGCTCCCCATTAATGAATCAATATAATGCATTTCAAGTAAAAGATG7200196201979090198DNA0199棉花020。

37、020201GAAGTGATCCACAATCTTGATACGGTAATACGTTAGGTAGTTTTCAGCATACTTGTTTTG600202AGTTTAGTGGTTGTAGATAAAGAAAAAATGGCTGAGGAGCATACCAAGGTTGGTGGTGAG1200203GAAGCAGTGGCGAGCAAGGAGCGAGGGATGTTTGATTTCTTGGGGAAGAAAGAAGAGGAG1800204AAGCCTCAACCTCAAGAGGAGGTGGTGTCCACCCAGTTTGAGAAAGTCAAGATAGAAGAG2400205GAACATAAGGAAGATGAGAAGAAACAC。

38、AGTCTCCTGGACAAGCTTCACCGATCCAATAGC3000206AGCTCCAGCTCTTCTAGTGACGAGGAAGAAGGTGAAGGTGAAGGCGGAGAGAAGAAGAAG3600207AAGAAAAAGGAGAAGAAGGGAAAGAAAGAAGAGGACAGTGCAGTCCCAGTGGAGAAGTGC4200208GATGAGGCGGCAACAGTTCACCACTCAGAGACGCCGGAAAAGAAGGGTTTCATGGAGAAG4800209ATCAAAGACAAACTCCCAGGACAGCATAAGAAAGATGAAGAGGTCACCACCCCACCACC。

39、A5400210GCTGCTGCTGCCCCAACTGAGAACGACCACCATGAGGGAGAGACAAAAGAGAAGAAGGGA6000211TTTTTGGAGAAAATCAAGGAGAAAATTCCTGGTTACCACTCCAAAACAGAGGACGAGAAG6600212GAAAAAGAGACCACTGCTCCCCATTAATGAATCAATATAATGCATTTCAAGTAAAAGATG7200213TCTATGAGATTGTGTGGTTTATTAATTTGTTGGAACTGTTTGTTCTCTGTATTTCTTTTT7800214GGGGTTGCATACATCATATAAATT。

40、TCTGCGTCTGTTTTCATGATTGTAAGTAAAAAGTAA8400215AAGGGTATGTATATTTAATGTTTTTAATGTTATTATAATAATTAAGAAAAAAAAAAAAAA9000216AAAAAAAAA9090217302181990219PRT0220棉花022130222METALAGLUGLUHISTHRLYSVALGLYGLYGLUGLUALAVALALASER02231510150224LYSGLUARGGLYMETPHEASPPHELEUGLYLYSLYSGLUGLUGLULYS02252025300226PROGLNPROGLNGLUGLUVA。

41、LVALSERTHRGLNPHEGLULYSVALLYS02273540450228ILEGLUGLUGLUHISLYSGLUASPGLULYSLYSHISSERLEULEUASP0229505560说明书CN102080088ACN102080091A10/11页120230LYSLEUHISARGSERASNSERSERSERSERSERSERSERASPGLUGLU0231657075800232GLUGLYGLUGLYGLUGLYGLYGLULYSLYSLYSLYSLYSLYSGLULYS02338590950234LYSGLYLYSLYSGLUGLUASPSERALAVALPROVA。

42、LGLULYSCYSASP02351001051100236GLUALAALATHRVALHISHISSERGLUTHRPROGLULYSLYSGLYPHE02371151201250238METGLULYSILELYSASPLYSLEUPROGLYGLNHISLYSLYSASPGLU02391301351400240GLUVALTHRTHRPROPROPROALAALAALAALAPROTHRGLUASNASP02411451501551600242HISHISGLUGLYGLUTHRLYSGLULYSLYSGLYPHELEUGLULYSILE02431651701750244LYSGLUL。

43、YSILEPROGLYTYRHISSERLYSTHRGLUASPGLULYSGLU02451801851900246LYSGLUTHRTHRALAPROHIS02471950248402495790250DNA0251棉花025240253CTTCTCTCCGCCTTCACCTATCCAATAGCAGCTCCAGCTCTTCTAGTGACGAGGAAGAAG600254GTGAAGGCGGAGAGAAGAAGAAGAAGAAGAAAAAGGAGAAGGGAAAGAAAGAACAGGACA1200255GTGCAGTCCCAGTGGAGAAGTGCGATGAGGTAGCAACAGTTCACCAC。

44、TCAGAGACGCCGG1800256AAAAGAAGGGTTTCATGGATAAGATCAAAGACAAACTCCCAGGACAGCATAAGAAAGATG2400257AAGAGGACACCACCCAACCACCAGCTGCTGCTGCCCCAATTGAGAACGACCACCATGAAG3000258GAGGGACAAAAGAGAAGAAGGGATTTTTGGTGAAAATCAAGGAGAAAATTCCTGGTTACC3600259ACTCCAAAACAGAGGACGAGAAGGAAAAAGAGACCACTGCTCCCAATTAATGAATCAATA4200260TAATGCATTTCA。

45、AGTAAAAGATGTGTAGAGATTGTGTGGTTTATCAATTTGTTGGAACTG4800261TCTGCTCTCTGTTTTTCTTTTTGGGGTTGCATACATCATATAAATTTCTGCGTCTGTTTT5400262CCTGCTTGTAAGTTAAAAAAGAAAAAAAAAAAAAAAAAA5790263502641350265PRT0266棉花02675说明书CN102080088ACN102080091A11/11页130268SERLEUARGLEUHISLEUSERASNSERSERSERSERSERSERSERASP02691510150270GLUGL。

46、UGLUGLYGLUGLYGLYGLULYSLYSLYSLYSLYSLYSLYSGLU02712025300272LYSGLYLYSLYSGLUGLNASPSERALAVALPROVALGLULYSCYSASP02733540450274GLUVALALATHRVALHISHISSERGLUTHRPROGLULYSLYSGLYPHE02755055600276METASPLYSILELYSASPLYSLEUPROGLYGLNHISLYSLYSASPGLU0277657075800278GLUASPTHRTHRGLNPROPROALAALAALAALAPROILEGLUASNASP0279859。

47、0950280HISHISGLUGLYGLYTHRLYSGLULYSLYSGLYPHELEUVALLYSILE02811001051100282LYSGLULYSILEPROGLYTYRHISSERLYSTHRGLUASPGLULYSGLU02831151201250284LYSGLUTHRTHRALAPROASN02851301350286602874070288DNA0289棉花029060291GAAGTGATCCACAATCTTGATACGGTAATACGTTAGGTAGTTTTCAGCATACTTGTTTTG600292AGTTTAGTGGTTGTAGATAAAGAAAAAATGGC。

48、TGAGGAGCATACCAAGGTTGGTGGTGAG1200293GAAGCAGTGGCGAGCAAGGAGCGAGGGATGTTTGATTTCTTGGGGAAGAAAGAAGAGGAG1800294AAGCCTCAACCTCAAGAGGAGGTGGTGTCCACCCAGTTTGAGAAAGTCAAGATAGAAGAG2400295GAACATAAGGAAGATGAGAAGAAACACAGTCTCCTGGACAAGCTTCACCGATCCAATAGC3000296AGCTCCAGCTCTTCTAGTGACGAGGAAGAAGGTGAAGGTGAAGGCGGAGAGAAGAAGAAG3600297AAGAAAAAGGAGAAGAAGGGAAAGAAAGAAGAGGACAGTGCAGTCCC407说明书CN102080088ACN102080091A1/5页14图1图2图3说明书附图CN102080088ACN102080091A2/5页15图4说明书附图CN102080088ACN102080091A3/5页16图5图6A图6B图6C图7说明书附图CN102080088ACN102080091A4/5页17图8图9A说明书附图CN102080088ACN102080091A5/5页18说明书附图CN102080088A。

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