MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用、植物育种方法技术

本发明专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及一种MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用、植物育种方法。本发明专利技术的应用具体是通过MAPKKK20基因过表达，提高ABA胁迫下植物种子的萌发率；所述MAPKKK20基因在NCBI中的基因序列号为NM_114891.2。本发明专利技术首次验证并公开了MAPKKK20基因提高种子萌发率的功能，同时揭示了其作用机制，发现MAPKKK20基因过表达能够提高植物种子萌发阶段对ABA胁迫的耐受性，提高ABA胁迫下植物种子的萌发率。基于此，本发明专利技术能够为作物耐ABA分子育种提供基因资源，也能够为植物耐受ABA育种提供一种新颖的途径。能够为植物耐受ABA育种提供一种新颖的途径。能够为植物耐受ABA育种提供一种新颖的途径。

【技术实现步骤摘要】
MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用、植物育种方法


[0001]本专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及一种MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用、植物育种方法。

技术介绍

[0002]种子萌发是成熟有活力的种子在适宜的条件下，生物合成与代谢活动重新开始，胚根突破种皮的过程，是植物生长发育的第一步，对种子植物的繁育至关重要。许多物种的种子能够保持休眠状态，直至条件满足萌发的要求，这是一种适应性策略，可以作为对抗环境负面影响的缓冲，并且这种特性是至关重要的，是保护物种连续性和维持生物多样性不可或缺的。
[0003]种子萌发的过程，受到种子自身状态和外部环境等多种因素的影响。研究表明，植物激素脱落酸(ABA)在调控种子萌发中起着重要作用，它可以诱导种子休眠，抑制种子萌发。例如，在ABA合成三突变体nced5 nced6 nced9中，种子休眠程度降低、萌发提前。在ABA代谢突变体cyp707a1、cyp707a2、cyp707a3中，ABA含量升高、休眠增强，萌发受到抑制。
[0004]拟南芥中丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族通过三级级联途径，将细胞感知的外界信号扩大后传递给下游靶标，实现对外界逆境或生长发育信号的响应。MAPK家族已经报道的成员包括约20种MAPK，10种MKK以及80种MAPKKK。其中，丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶20(Mitogen
‑
activated protein kinase kinase kinase20，MAPKKK20)是拟南芥丝裂原活化蛋白激酶家族中的一员。然而，目前关于MAPKKK20基因相关功能和作用机制的研究较少，并未有关于MAPKKK20基因与ABA调控种子萌发方面的关联性报道。
[0005]因此，基于种子萌发对种子植物繁衍的重要作用，探究有效削弱ABA抑制的种子萌发的新途径，对于提高植物耐受多种胁迫下的种子萌发率具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，通过MAPKKK20基因过表达，能够提高植物种子萌发阶段对ABA胁迫的耐受性，提高ABA胁迫下植物种子的萌发率。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种重组表达载体在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，该载体携带MAPKKK20基因，能够实现MAPKKK20基因超表达，进而能够提高植物种子萌发阶段对ABA胁迫的耐受性，提高ABA胁迫下植物种子的萌发率。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种植物育种方法，能够获得ABA胁迫下种子萌发率得到提高的植物品种。
[0009]本专利技术的目的之一采用如下的技术方案实现：
[0010]MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，通过MAPKKK20基因过表达，提高ABA胁迫下植物种子的萌发率；所述MAPKKK20基因在NCBI中的基因序列号为NM_
114891.2。
[0011]本专利技术采用的MAPKKK20基因，序列号为NM_114891.2(下载地址为https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/NM_114891.2？report＝genbank)，其信使RNA(mRNA)序列长度为1447bp，基因编码序列长度为1029bp，包括342个氨基酸。
[0012]本专利技术创新性地对拟南芥(Arabidopsis thaliana)中丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶20(MAPKKK20)进行了克隆，通过构建MAPKKK20基因过表达载体和丧失激酶活性的MAPKKK20
K36M
过表达载体，利用农杆菌花序侵染法转化野生型拟南芥(Col
‑
0，WT)，获得过表达植株。试验结果表明，在外源脱落酸(ABA)处理下，相对于野生型，MAPKKK20过表达植株种子萌发率显著高于野生株系(WT组)，而过表达无激酶活性MAPKKK20
K36M
植株种子萌发率与WT组无显著差别。本专利技术进一步分析发现ABA处理下，MAPKKK20过表达材料中赤霉素(GA)含量高于WT。由此说明MAPKKK20基因能够负调控ABA抑制的种子萌发，且该功能依赖其激酶活性。
[0013]进一步地，所述应用具体是：通过基因工程手段构建MAPKKK20基因过表达载体，获得ABA胁迫下种子萌发率得到提高的转基因植株。
[0014]本专利技术中，对于适用于本专利技术的植物没有特别的限制，只要其适合进行基因的转化操作，如各种农作物、花卉植物、或林业植物等。所述的植物比如可以是(不限于)：双子叶植物、单子叶植物或裸子植物。作为一种优选方式，所述植物为拟南芥，凡是具有该基因或者与之同源的基因均适用。
[0015]本专利技术公开的MAPKKK20基因在植物种子萌发阶段耐受ABA胁迫的生物学功能，具体地，提高ABA胁迫下植物种子的萌发，具体表现为：在ABA胁迫下，MAPKKK20基因过表达株系的萌发率显著高于野生型株系，过表达丧失MAPKKK20激酶活性株系的萌发率与野生型株系无显著差异。
[0016]进一步地，所述ABA的浓度为0.5～2.0μM。
[0017]本专利技术所保护的基因的功能以及相关应用，不仅包括上述MAPKKK20基因，未来还可以拓展到与其具有较高同源性的同源基因在种子萌发阶段ABA胁迫耐受方面的功能。
[0018]本专利技术的目的之二采用如下的技术方案实现：
[0019]重组表达载体在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，所述重组表达载体中包含MAPKKK20基因；所述MAPKKK20基因在NCBI中的基因序列号为NM_114891.2；采用MAPKKK20基因构建重组表达载体，通过MAPKKK20基因过表达，提高ABA胁迫下植物种子的萌发率。
[0020]优选地，所述重组表达载体的制备方法包括：根据MAPKKK20基因的核苷酸序列设计引物，克隆所述MAPKKK20基因，然后将MAPKKK20基因连接到植物表达载体上，即得所述重组表达载体。
[0021]本专利技术通过构建重组表达载体，重组表达载体可通过使用农杆菌介导等常规生物学方法转化植物，并对转化的植物进行筛选和培育。由于该重组表达载体含有上述MAPKKK20基因，其同样具有提高植物种子萌发阶段耐受ABA胁迫方面的功能。
[0022]本专利技术的目的之三采用如下的技术方案实现：
[0023]本专利技术的植物育种方法，具体是通过增加目的植物中MAPKKK20基因表达蛋白的活性，获得ABA胁迫下种子萌发率高于目的植物的植株；或者，所述植物育种方法是通过促进目的植物中MAPKKK20基因的表达，获得ABA胁迫下种子萌发率高于目的植物的植株；所述
MAPKKK20基因在NCBI中的基因序列号为NM_114891.2。
[0024]本专利技术中，对于适用于本专利技术的植物没有特别的限制，只要其适合进行基因的转化操作，如各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，其特征在于，通过MAPKKK20基因过表达，提高ABA胁迫下植物种子的萌发率；所述MAPKKK20基因在NCBI中的基因序列号为NM_114891.2。2.根据权利要求1所述的MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，其特征在于，所述应用具体是：通过基因工程手段构建MAPKKK20基因过表达载体，获得ABA胁迫下种子萌发率得到提高的转基因植株。3.根据权利要求1所述的MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，其特征在于，所述植物为拟南芥。4.根据权利要求1所述的MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，其特征在于，提高ABA胁迫下植物种子的萌发率，具体表现为：在ABA胁迫下，MAPKKK20基因过表达株系的萌发率显著高于野生型株系，过表达丧失MAPKKK20激酶活性株系的萌发率与野生型株系无显著差异。5.根据权利要求1所述的MAPKKK20基因在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，其特征在于，所述ABA的浓度为0.5～2.0μM。6.重组表达载体在提高ABA胁迫下植物种子萌发中的应用，其特征在于，所述重组表达载体中包含MA...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凤博，杜玉利，李坤，郭敬功，贾昆鹏，朱志娟，刘玉悦，程珂，李瑾，曹露露，王欣逸，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：