蒺藜苜蓿MtMET1基因在调控植物耐逆境胁迫中的应用制造技术

本发明专利技术公开了蒺藜苜蓿MtMET1基因在调控植物耐逆境胁迫中的应用。本发明专利技术以蒺藜苜蓿为实验材料，从中克隆了蒺藜苜蓿DNA甲基转移酶基因，该基因的CDS的核苷酸序列为SEQ ID No.1所示。本发明专利技术利用生物信息学工具分析该基因的结构特征并进一步通过转化拟南芥初步分析其基因功能，结果发现，在拟南芥中过表达MtMET1基因的转基因植株较野生型拟南芥植株抗逆性更差，证明蒺藜苜蓿MtMET1基因具有调控植物耐逆境胁迫的功能。逆境胁迫的功能。逆境胁迫的功能。

【技术实现步骤摘要】
蒺藜苜蓿MtMET1基因在调控植物耐逆境胁迫中的应用


[0001]本专利技术涉及从蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）中分离的MtMET1基因的应用，尤其涉及蒺藜苜蓿MtMET1基因在调控植物耐逆境胁迫中的应用，属于蒺藜苜蓿MtMET1基因的应用领域。

技术介绍

[0002]绿色植物在生态系统中充当着生产者的角色，是其重要成分，它们能够通过光合作用将无机物转化为有机物，将太阳能转化为化学能储存在体内，供给其他生物利用。由于植物的整个生命过程有固着生长的特点，生长环境相对固定，在外界环境改变时，如干旱、盐碱、高温、寒潮、重金属等非生物胁迫以及病害、虫害、食草动物啃食、物种竞争等生物胁迫，严重影响了植物的正常生长，它们不能“主动逃离”异变环境带来的危害，只能“被动接受”现有环境造成的影响。为了能在逆境中生存，植物发展并进化出一系列适应环境和抵御危害的响应机制，从一定程度上来讲，逆境推动了植物的进化。应对逆境带来的不良影响，植物主要通过俩种最根本的手段来缓解危害，一是自身代谢途径的改变；二是抗逆相关基因表达的改变。无论是代谢途径的改变，亦或是抗逆基因表达的改变，表观遗传调控都起到了关键作用。
[0003]在植物基因组中，DNA甲基化的存在极为普遍，是最为常见的表观遗传事件，它不仅能调控植物个体发育及系统发育过程，同时还对基因组的稳定有重要影响，具体包含：基因组防御、转基因沉默、亲本印记以及副突变等表观遗传现象。DNA甲基化贯穿在植物生命过程的每个环节，对植物的生长发育以及进化有着重要的调节作用，同时DNA甲基化又是科研工作者最早发现了解到的表观遗传事件，处于表观遗传研究的核心地位，近几十年来仍是分子生物学与遗传学的研究热点。对植物DNA甲基化的深入理解与研究，将为作物在表观遗传调控层面的品质改良与抗逆遗传提供新的思路。
[0004]DNA甲基化（DNA methylation）是指以DNA为受体，以S
‑
腺苷甲硫氨酸（S
‑
adenosyl methionine，SAM）的甲基基团为供体，在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）的催化作用下，将SAM上的甲基化基团转移到DNA序列中胞嘧啶的第5位碳原子上，形成5
‑
甲基胞嘧啶的修饰过程，既5
‑
mC。除5
‑
甲基胞嘧啶的DNA修饰形式外，生物体内还存在少量的N6
‑
甲基腺嘌呤（6
‑
mA）以及7
‑
甲基鸟嘌呤（7
‑
mG），但总体上DNA甲基化修饰以5
‑
mC为主要存在形式，同时也是研究最为广泛且清楚的。
[0005]MET1（甲基转移酶1，Methyltransferase 1）家族是DNA甲基转移酶中最为重要的酶类，具有统治地位。1993年，Finnegan等从拟南芥中成功克隆出DNA甲基转移酶基因并命名为AtMET1，该基因编码的蛋白由1534个氨基酸组成，其结构域与哺乳动物DNA甲基转移酶DNMT1相似，主要负责对称的CpG位点甲基化，当拟南芥缺失AtMET1基因时，相比于野生型植株其CpG位点甲基化水平明显降低，实验证明在拟南芥基因组中，约有1/3的基因其编码区存在着CpG位点甲基化修饰。除此之外，在多种植物中也相继克隆出了MET1同源基因，包括豌豆、番茄、烟草、水稻、油菜等。同时MET1酶家族也是一个多基因家族，拟南芥中分离得到3
个相关基因，水稻、油菜和胡萝卜中各分离得到2个相关基因。
[0006]逆境胁迫严重影响植物的生长发育，造成农作物减产，制约了农业的发展。表观遗传涉及生物体生命活动的方方面面，已有大量研究表明表观遗传与植物逆境生理息息相关，通过表观遗传手段提高植物抗逆性也成为新兴研究热点。豆科植物是世界上重要的作物之一，它们富含蛋白质，适口性好，是优质的饲用牧草，同时也是重要的油料作物，其品质改良和品种培育工作也取得丰硕成果。
[0007]蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）是典型的一年生豆科苜蓿属草本植物，其自然群体类型多样，有丰富的突变体和生态型资源，加之其生长周期短，基因组小，遗传转化稳定且高效，同时在豆科植物遗传学研究上又极具代表性，与有着“牧草皇后”之称的紫花苜蓿（Medicago sativa）亲缘关系相近，目前已成为研究豆科植物的重要模式植物。借鉴蒺藜苜蓿遗传转化及基因资源的研究成果，对促进其他豆科植物的遗传改良研究有着重要的指导意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的是提供蒺藜苜蓿MtMET1基因在调控植物耐逆境胁迫中的应用；本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供了蒺藜苜蓿MtMET1基因在调控植物耐逆境胁迫中的应用，包括：将蒺藜苜蓿MtMET1基因在植物中进行过表达，所得到的转基因植物对于逆境胁迫的抗性减弱；譬如，将蒺藜苜蓿MtMET1基因可操作的与表达调控元件相连接，得到在植物中表达该编码基因的重组植物表达载体；将所述重组植物表达载体转化植物，使蒺藜苜蓿MtMET1基因在植物中进行过表达，所得到的转基因植物对于逆境胁迫抗性减弱。
[0009]本专利技术还公开了含有所述蒺藜苜蓿MtMET1基因的重组表达载体以及含有所述重组表达载体的重组宿主细胞。将所述蒺藜苜蓿MtMET1基因可操作的与表达调控元件相连接得到重组植物表达载体；该重组植物表达载体可以由5
′
端非编码区，SEQ ID NO.1所示的核苷酸和3
′
非编码区组成；其中，所述的5
′
端非编码区可以包括启动子序列、增强子序列或/和翻译增强序列；所述的启动子可以是组成性启动子、诱导型启动子、组织或器官特异性启动子；所述的3
′
非编码区可以包含终止子序列、mRNA切割序列等。合适的终止子序列可取自根癌农杆菌的Ti
‑
质粒，例如章鱼碱合成酶和胭脂碱合成酶终止区。
[0010]所述重组植物表达载体还可含有用于选择转化细胞的选择性标记基因，用于选择经转化的细胞或组织。所述标记基因包括：编码抗生素抗性的基因以及赋予除草化合物抗性的基因等。此外，所述的标记基因还包括表型标记，例如β
‑
半乳糖苷酶和荧光蛋白等。
[0011]本专利技术的技术方案可以进一步适用其它的任何植物种类，包括，将蒺藜苜蓿MtMET1基因可操作的与表达调控元件相连接得到重组植物表达载体，将该重组植物表达载体转化到植物中，调控植物对于逆境胁迫的抗性。
[0012]转化方案以及将所述多核苷酸或多肽引入植物的方案可视用于转化的植物或植物细胞的类型而变化。将所述多核苷酸引入植物细胞的合适方法包括：显微注射、电穿孔、农杆菌介导的转化、直接基因转移以及高速弹道轰击等。在特定的实施方案中，可利用多种瞬时转化法将蒺藜苜蓿MtMET1基因提供给植物。利用常规方法可使已转化的细胞再生稳定转化植株（McCormick et al本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.蒺藜苜蓿MtMET1基因在调控植物耐逆境胁迫中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的调控植物耐逆境胁迫包括将蒺藜苜蓿MtMET1基因在植物中进行过表达，所得到的转基因植物对于逆境胁迫的抗性减弱。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述的逆境胁迫包括盐胁迫或干旱胁迫。4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述的植物是拟南芥或豆科植物。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的豆科植物是蒺藜苜蓿。6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的蒺藜苜蓿MtMET1基因的CDS的核苷酸序列为SEQ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴燕民，孙占敏，刘自扬，唐益雄，赵媛媛，
申请(专利权)人：中国农业科学院生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：