提高香蕉耐冷性的基因片段、方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种提高香蕉耐冷性的基因片段、方法及应用。该基因片段的碱基组成如SEQ ID No.1所示，或基因片段为SEQ ID No.1的同义突变序列。本发明专利技术提供的针对大蕉的耐冷基因的完整开放阅读框片段，利用重组表达载体将其在香蕉中表达后，能够显著提高香蕉植株中的耐冷基因表达量，伴随着耐冷基因表达量的提高，香蕉植株对低温胁迫的耐受能力显著增强。因此本发明专利技术的针对大蕉的耐冷基因的完整开放阅读框片段可应用于香蕉的基因工程遗传育种，培育耐冷香蕉新品种，减轻低温对香蕉产业带来的危害，并可扩大香蕉种植区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物工程领域，尤其是涉及一种提高香蕉耐冷性的基因片段、方法及应用。
技术介绍
香蕉和大蕉(Musa spp.)属于芭蕉科芭蕉属，是多年生大型草本单子叶植物。香蕉和大蕉是南美、中美、亚洲和撒哈拉沙漠以南的非洲等地区4亿多人的主食，也是全世界最受欢迎的水果之一。我国的香蕉种植主要分布于广东、台湾、海南、广西、福建等南亚热带地区。然而香蕉性不耐寒，在南亚热带北缘地区冬春季节频繁发生的寒潮使其极易遭受寒害威胁。近五六年中，仅广东省就遭受了2008、2011年两次特大冻害，大量蕉园被毁，产量急剧下降，造成经济损失估计超过200亿元，因此，香蕉的耐冷品种选育已成为目前香蕉产业发展中急需解决的问题。不同种类品种的香蕉和大蕉，其耐冷性差异明显。在生产实践中发现：通常大蕉抗寒力较强，其次是粉蕉和龙牙蕉，最不耐冷的是目前商业化规模种植、风味佳的香蕉。大蕉能耐受0-4℃低温，但香蕉则不能承受如此温度。对于香蕉耐冷性机理，前人从生理、生化等角度进行了大量的研究，如外施一些过氧化氢、钙离子、水杨酸、油菜素内酯或者甲基茉莉酸等化学试剂可提高冷敏感香蕉幼苗的抗寒性，并缓解冷胁迫造成的伤害，但未见其在农业生产中大规模应用。从分子生物学角度进行的研究报道较少，目前仅见比利时鲁汶大学热带作物改良实验室通过T-DNA tagging和实时检测技术，在香蕉中分离和鉴定出来了一个新的低温响应启动子。中山大学基因工程实验室通过抑制性缩减杂交方法，从大蕉中鉴定出来一个耐冷相关基因MpRCI，在烟草中超表达这个冷诱导的膜蛋白基因，能增强转基因烟草的耐冷性。研究发现，大蕉在冷胁迫早期，细胞的细胞膜会发生相变，这种相变会导致肌动蛋白骨架的改变，进而启动Ca2+和磷酸化信号通路，比冷敏感香蕉更早
地激活ICE1-CBF-COR耐冷代谢途径，在冷胁迫后期，大蕉ICE1和CBF的表达量下调，而MYBS3的表达量迅速恢复性上调，与多基因协调表达，进而调控如氧化还原过程、oxylipin生物合成过程、光合作用、光呼吸、糖酵解、三羧酸循环、碳水化合物代谢过程，脂肪酸生物合成和β-氧化等代谢过程，增强对冷胁迫的适应性。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种提高香蕉耐冷性的基因片段、方法及应用。一种可提高香蕉耐冷性的基因片段，所述基因片段的碱基组成如SEQ ID No.1所示，或所述基因片段为SEQ ID No.1的同义突变序列。一种重组表达载体，包括表达载体及插入在所述表达载体中的上述可提高香蕉耐冷性的基因片段。在其中一个实施例中，所述表达载体为病毒载体或细菌质粒载体。在其中一个实施例中，所述表达载体为pOX超表达载体，且在所述重组表达载体中，所述基因片段的启动子为玉米泛素启动子。一种细胞，含有上述可提高香蕉耐冷性的基因片段。在其中一个实施例中，所述细胞为细菌细胞或植物细胞。在其中一个实施例中，所述植物细胞为香蕉植株细胞。上述任一实施例所述的重组表达载体或上述任一实施例所述的细胞在培育耐冷香蕉品种中的应用。一种重组表达载体的构建方法，包括将上述可提高香蕉耐冷性的基因片段插入空的表达载体上，得到所述重组表达载体。一种提高香蕉耐冷性的方法，对香蕉植株进行转化处理，使所述香蕉品种含有上述可提高香蕉耐冷性的基因片段，并表达所述基因片段。通过从耐冷大蕉中克隆出耐冷基因片段，该耐冷基因片段是耐冷大蕉应答低温胁迫的关键基因，通过对该耐冷基因片段进行研究，对于全面理解植物中冷响应信号转导途径具有重要的意义。香蕉是全球性重要的水果和粮食作物，低温是其最主要的非生物逆境胁迫之一，耐冷基因片段的克隆和生物学功能的
验证，不但具有重要的理论意义，而且还有很强的生产实用价值，对于培育耐冷香蕉新品种具有重要的实际意义。本专利技术针对耐冷大蕉克隆出耐冷基因片段，并利用重组表达载体将其在香蕉中表达后，能够显著提高香蕉植株中耐冷基因的表达量，伴随着耐冷基因表达量的提高，香蕉植株对低温胁迫的耐受能力显著增强。因此本专利技术的针对耐冷大蕉的耐冷基因片段可应用于香蕉的基因工程遗传育种，培育耐冷香蕉新品种，减轻低温对香蕉产业带来的危害，并可扩大香蕉种植区域。附图说明图1为一实施方式的重组表达载体的结构示意图；图2为耐冷大蕉的叶片总RNA电泳图；图3为耐冷基因开放阅读框的PCR扩增产物电泳图，其中，M为DL2000DNA分子量标准；图4A为耐冷基因的染色体定位，图4B为耐冷基因表达的蛋白的结构域，图4C为耐冷基因表达的蛋白的三维结构图；图5为各个物种ICE1氨基酸序列系统发育树同源性分析，其中，大蕉(MpICE1，KM379133)、小果野蕉(MaICE1，GSMUA_Achr10P12060)、葡萄(VaICE1，AGP04217；VaICE2，AGP04218；VaICE14，ADY17816)、V.vinifera(VvICE1，AFI49627；VvICE1b，AGQ03811)，V.riparia(VrICE1，AGG34704；VrICE2，AIA58705；VrICE3，AIA58706；VrICE4，AIA58707)，拟南芥(AtICE1，NP_189309；AtICE2，NP_172746)，油菜(BnICE1，AEL33687)，菜心(BrICE1，ACB70963)，荠菜(CbICE1，AAS79350)，茶树(CsICE，ACT90640)，赤桉(Ec ICE1，ADY68776)，蓝桉(EgICE1，AEF33833)，Eutrema salsugineum(EsICE，ACT68317)，大豆(GmICE1，ACJ39211)，大麦(HvICE2，ABA25896)，苹果(MdbHLH1，ABS50251)，西伯利亚白杨(PsICE1，ABF48720)，欧洲大叶杨(PtrICE1，ABN58427)，萝卜(RsICE1，ADY68771)，小麦(TaICE41，ACB69501；TaICE87，ACB69502)，玉米(ZmICE2，ACG46593)，分析用ClustalX 2.0比对；图6为耐冷基因表达的蛋白与其他相关蛋白氨基酸全长序列的同源性分析，包括大蕉(Musa spp.Dajiao，ABB型)MpICE1、小果野蕉(Musa spp.DH-Pahang，AA型)MaICE1、葡萄V.amurensis(VaICE1，2)和拟南芥(AtICE1，2)的氨基酸序列比对；图7为耐冷基因的重组表达载体的双酶切验证电泳图，其中，M为DL2000Plus DNA分子量标准；图8为荧光实时PCR检测转基因香蕉中耐冷基因的相对表达量，其中，CK为亲本Grande Naine；DX-3、DX-5、DX-9和DX-12分别为转基因香蕉的不同株系；图9为在人工气候室处理8天后亲本和转基因香蕉的表型图，其中，CK为亲本Grande Naine；DX为转基因香蕉株系；图10为在广州2014年12月冬季低温处理2周后亲本和转基因香蕉的表型图，其中，CK为亲本Grande Naine；DX-3和DX-9分别为转基因香蕉的不同株系。具体实施方式下面主要结合附图及具体实施例对本专利技术的提高香蕉耐冷性的基因片段、方法及应用作进一步详细的说明。本实施方式提供了一种可提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可提高香蕉耐冷性的基因片段，其特征在于，所述基因片段的碱基组成如SEQ ID No.1所示，或所述基因片段为SEQ ID No.1的同义突变序列。

【技术特征摘要】
1.一种可提高香蕉耐冷性的基因片段，其特征在于，所述基因片段的碱基组成如SEQ ID No.1所示，或所述基因片段为SEQ ID No.1的同义突变序列。2.一种重组表达载体，其特征在于，包括表达载体及插入在所述表达载体中的如权利要求1所述的可提高香蕉耐冷性的基因片段。3.如权利要求2所述的重组表达载体，其特征在于，所述表达载体为病毒载体或细菌质粒载体。4.如权利要求3所述的重组表达载体，其特征在于，所述表达载体为pOX超表达载体，且在所述重组表达载体中，所述基因片段的启动子为玉米泛素启动子。5.一种细胞，其特征在于，含有如权利要求1所述的可提高香...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨乔松，易干军，窦同心，
申请(专利权)人：广东省农业科学院果树研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44