本发明专利技术属于植物基因工程技术领域，具体涉及一个GhEXLB2基因在增强植物抗旱性中的应用。从棉花中克隆得到一个GhEXLB2基因，对其进行了相关的功能验证及应用。GhEXLB2基因cDNA序列如SEQ ID NO：1中第1-1151位碱基对应的序列所示，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。本发明专利技术还涉及构建一个超表达该基因的载体，通过遗传转化能提高棉花对干旱的耐受性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程
具体涉及一种GhEXLB2基因在增强植物抗旱性中的应用。从棉花中克隆得到一种细胞壁蛋白基因GhEXLB2，功能验证表明超表达GhEXLB2基因能提高棉花对干旱的耐受性。利用本专利技术克隆的GhEXLB2基因，通过遗传转化可应用于增强植物对干旱的耐受性。
技术介绍
干旱是影响作物生长、限制作物产量的主要非生物胁迫因子。据统计,世界干旱、半干旱地区占地球陆地面积的三分之一(Salekdeh et al.2009)。我国干旱、半干旱地区占全国陆地面积的二分之一，干旱天气频繁出现，给我国作物生产带来极大的影响。抗旱性是一个由多基因控制的复杂性状，涉及多种抗旱机制和信号传导途径。植物在遇到干旱胁迫后，植物细胞的形态结构、生理生化、代谢、基因表达等许多方面都产生一系列变化，以最大限度地减轻逆境造成的伤害(Bray 2007)。近些年来，通过同源发掘、基因克隆和遗传转化等方法发掘并验证了一些参与植物干旱胁迫响应相关的基因，根据基因蛋白产物功能的不同，将这些基因主要分为两大类(Shinozaki and Yamaguchi-Shinozaki 2007)：一类是编码功能蛋白的基因，如渗透压调节物质(脯氨酸、甜菜碱、海藻糖等)合成代谢过程中的一些酶、过氧化物酶、糖和脯氨酸转运蛋白等，这些基因的产物可以直接保护植物组织细胞，使其免于外界胁迫环境造成的伤害(裴金玲et al.2012)。另一类是调控蛋白基因，包括<br>转录因子及感受和传导胁迫信号的蛋白激酶及其参与的信号路径中的效应基因等，这类基因主要通过复杂的表达调控去调节下游保护性功能基因表达来实现植物对逆境的抵抗(Zhu 2002)。膨胀素(EXPs)是一种细胞壁松弛蛋白，其主要作用方式是疏松植物细胞壁的组分，增加细胞壁的柔韧性(Cosgrove 2000)。编码EXPs的基因是一个多基因的家族，依据结构分为四个亚家族：两个膨胀素亚家族α-expansin(EXPAs)和β-expansin(EXPBs)；两个类膨胀素亚家族expansin-like A(EXLA)和expansin like B(EXLB)(Kende et al.2004)。不同家族的膨胀素蛋白之间只有20％-40％的相似性。早期的研究表明，EXP四个亚家族中，EXPA和EXPB亚家族的多数成员在体外都具有使细胞伸长的活性，EXPA主要存在于双子叶和非禾本科单子叶植物中；EXPB主要存在禾本科单子叶植物中(Yennawar et al.2006)。近年来的研究发现膨胀素除了参与植物生长发育的调控，还对植物抗非生物逆境有重要作用。在玉米中的研究表明，干旱胁迫条件下EXPs在维持生长过程中起着重要作用，其主要通过促使细胞壁更好的扩展来维持玉米初生根生长(Veselov et al.2008)；干旱条件下水稻根尖和侧根的快速生长主要是由于OsEXP2基因的表达(Yang et al.2004)；Li等(Li et al.2015)发现水分胁迫能够诱导小麦TaEXPB23的上调表达，在烟草中超表达TaEXPB23增强其根系对PEG渗透胁迫的耐受性。当植物处于逆境时，通过EXPs在细胞壁的积累表达可能增加了细胞壁的柔韧性，在一定程度上舒缓了逆境对植物细胞的张力威胁，增加了植物对逆境的适应性。植物中关于EXPA和EXPB亚家族成员的研究较多，相对于EXP来说，EXL基因同样拥有EXP的两个结构域，但其氨基酸序列与EXPA和EXPB不同，它们缺少HFD基元，同时却含有更多的半胱氨酸残基，这样的结构性差异又带来什么样的功能变化，植物中EXLA和EXLB亚家族是否具有什么样的功能？我们基于棉花细胞壁重建的差减文库(Yang et al.2008)及DFCI棉花数据库(http://compbio.dfci.harvard.edu/tgi/cgi-bin/tgi/gimain.pl？gudb＝cotton)，通过同源序列法克隆到棉花中的GhEXLB2基因。在枯草杆菌中分离到的膨胀素类似蛋白基因EXLX1(BsYoaJ)与植物EXP功能相似，能与多聚糖和肽聚糖结合，并增强纤维素酶的活性(Kerff et al.2008；Kim et al.2009)；来自普城沙雷菌的膨胀素类似蛋白基因HcEXLX2也行使相同功能(Lee et al.2010)。植物中对EXL亚家族的成员的功能研究较少，Lee和Kende(Lee and Kende 2002)发现Os-EXPL3基因与细胞的伸长有关，并受到GA的诱导表达。拟南芥基因组中存在三个EXLA和一个EXLB基因(http://homes.bio.psu.edu/expansins)，3个拟南芥AtEXLA基因在冷胁迫下都上调表达(Lee et al.2005)；最新研究发现AtEXLA2基因受盐和冷诱导表达，AtEXLA2基因的突变体对盐和ABA敏感(Abuqamar et al.2013)。我们研究发现棉花GhEXLB2基因对盐、PEG和ABA均有响应，在棉花中超表达GhEXLB2能够显著增强植株的抗旱性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于从陆地棉中基于同源序列克隆到一个与细胞壁松弛相关的功能基因，我们将这个基因命名为GhEXLB2基因，通过转化陆地棉YZ1，获得转基因陆地棉，以验证其在棉花抗非生物逆境中的功能，为细胞壁如何参与植物抗非生物逆境提供理论依据，并为棉花在逆境中提高产量提供参考。本专利技术的技术方案如下所述：(1)本专利技术从陆地棉中克隆一个与棉花抗逆相关的功能基因GhEXLB2，它的核苷酸序列是序列表SEQ NO:1中第1-1151位碱基所示的序列，其中在该序列表中的第150-899位所示的序列是该基因的编码区(即CDS，其编码的蛋白质序列如SEQ NO:2所示)，其编码的蛋白与烟草TcEXLB1编码的蛋白同源性较高(见图1)，序列一致性为89％，聚类分析表明该序列编码的蛋白属于类膨胀素家族蛋白。根据测序验证后的该基因全长cDNA序列信息构建了该基因的干涉表达载体和超表达载体，超量表达的序列是序列表SEQ NO:1中的第150-899位所示的DNA序列。本专利技术的基因(SEQ ID NO:1)来源于棉花，其编码的蛋白质由750个碱基组成，该蛋白质编码249个氨基酸，是序列1自5’端第150位碱基到896位碱基组成。该基因在对逆境胁迫，激素以及棉花生长发育的影响上尚未有任何报道。通过不同的胁迫处理及激素处理野生型棉花，检测该基因的表达情况，发现该基因受PEG模拟的干旱、盐(NaCl)，茉莉酸(JA)和水<本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从棉花中分离的GhEXLB2基因，其cDNA序列是序列表SEQ ID NO：1中第1‑1151位碱基所示的序列。
【技术特征摘要】
1.一种从棉花中分离的GhEXLB2基因，其cDNA序列是序列表SEQ ID NO：1中第1-1151
位碱基所示的序列。
2.一种从棉花中分离的GhEXLB2基因，其蛋白质的序列如SE...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨细燕，常丽，王丽晨，张献龙，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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