一种植物抗高温基因及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种植物抗高温基因及其应用。本发明专利技术的抗高温基因的可用于改良植物的抗高温的性状，并同时具有促进植物发育、提高植物的产量或增加植物的生物量等功能。以此，该基因可用于植物育种领域，开发优良品种。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物技术和植物学领域；更具体地，本专利技术涉及一种植物抗高温基因及其应用。
技术介绍
全球气候变化带来的频繁高温胁迫是植物面临的主要非生物胁迫之一，严重影响了植物的生长发育和作物产量，是持续农业所面临的紧迫问题。目前许多植物生长的最适温度为15 28°C。过冷或过热的天气往往极大地影响植物的生长发育，特别是对炎热的高温忍耐力不强。然而，对于一些适合于人们食用或观赏的植物，需要保证一年四季均衡地生长或供应，以满足人们日常生活所需。因此，选育或通 过生物学的其它手段筛选出的耐热性、抗逆性优良的品种显得尤为重要。鉴于传统的育种方法筛选的成功率低，耗时长，开发一些新的选育技术也是重要的。目前本领域较为先进的技术是通过分析和鉴定出与植物抗逆相关的基因来对植物进行改造或筛选。尽管目前已经鉴别出一些抗逆(如抗热)相关的基因，然而还需要通过大量的努力进一步开发和寻找新的抗热基因，以为植物品种的改良提供更多、更好的途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种植物耐热基因及其应用。在本专利技术的第一方面，提供一种ERECTA(简称ER)蛋白或编码该蛋白的多核苷酸的用途，用于提高植物耐热(抗热、抗高温或耐高温)能力；促进植物的发育；提高植物的产量；增加植物的生物量；降低植物的气孔密度；或提高植株的(瞬时)水分利用效率。在另一优选例中，所述的促进植物发育、提高植物的产量或增加植物的生物量包括促进植物叶子(包括子叶和真叶)的增大(包括增加叶片的长度和/或宽度)；增长植物的叶柄；促进植物的细胞(包括表皮细胞和叶肉细胞)变大； 促进植物的抽苔(包括增加侧苔和/或主苔的数目和/或分枝数)；增加植物的花序数目。在另一优选例中，所述的耐热是指可耐受的温度大于(包含等于)28°C ;更特别地可耐受的温度大于30°C ;更特别地可耐受的温度大于35°C ;更特别地可耐受的温度大于40。。。在另一优选例中，所述的ERECTA蛋白或编码该蛋白的多核苷酸用于制备耐热(抗热、抗高温、耐高温)能力提高、发育快、产量增加、生物量增加或气孔密度低的植物。在另一优选例中，所述的植物选自(但不限于)十字花科植物、禾本科植物或茄科植物。在另一优选例中，所述的植物选自(但不限于)十字花科的拟南芥、油菜、大白菜、小白菜、甜菜；禾本科的水稻、小麦、大麦、玉米、黑麦、高粱、大豆；茄科的番茄(西红柿)、辣椒、马铃薯、烟草、枸杞、颠茄。在另一优选例中，所述的ERECTA蛋白来源于十字花科植物(如拟南芥，油菜)，茄科植物(如番茄)，禾本科植物(如水稻、玉米、小麦、大麦)。在另一优选例中，所述的ERECTA蛋白来源于拟南芥。在另一优选例中，所述ERECTA蛋白是(a)如SEQ ID N0:3所示氨基酸序列的蛋白；或(b)将SEQ ID NO:3所示氨基酸序列经过一个或多个(如1_20个；较佳地1_10 个；更佳地1-5个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有提高植物抗热能力功能的由(a)衍生的蛋白；或(c)氨基酸序列与(a)限定的氨基酸序列有70%以上(较佳地80%以上；更佳地90%以上；更佳地95%以上；更佳地99%以上)相同性且具有提高植物抗热能力功能的多肽；或(d)具有(a)蛋白功能的SEQ ID NO: 3的蛋白片段(较佳地，其与SEQ ID NO: 3的序列相同性高于70% ;更佳地高于75% ;更佳地高于80% ;更佳地高于85% ;更佳地高于90% ；更佳地高于95% ;更佳地高于98%或99%)。在另一优选例中，所述编码ERECTA蛋白的多核苷酸是(i)具有SEQ ID NO: I所示序列的多核苷酸；(ii)核苷酸序列在严格条件下能够与(i)限定的多核苷酸序列杂交且编码的蛋白具有提高植物抗热能力功能的多核苷酸；(iii)核苷酸序列与⑴限定的多核苷酸序列有70%以上(较佳地80%以上；更佳地90%以上；更佳地95%以上；更佳地99%以上)相同性且编码的蛋白具有提高植物抗热能力功能的多核苷酸；或(iv)具有与SEQ ID NO: I所示序列互补的序列的多核苷酸。在另一优选例中，所述编码ERECTA蛋白的多核苷酸是(i’)具有SEQ ID NO:2所示序列的多核苷酸；(ii’ )核苷酸序列在严格条件下能够与(i’ )限定的多核苷酸序列杂交且编码的蛋白具有提高植物抗热能力功能的多核苷酸；(iii’)核苷酸序列与(i’ )限定的多核苷酸序列有70%以上相同性且编码的蛋白具有提高植物抗热能力功能的多核苷酸；或(iv’ )具有与SEQ ID NO:2所示序列互补的序列的多核苷酸。在本专利技术的另一方面，提供一种提高植物耐热能力、促进植物发育、提高植物的产量、增加植物的生物量、降低植物的气孔密度或提高植株的(瞬时)水分利用效率的方法，所述方法包括提高植物中ERECTA蛋白的表达或活性。在另一优选例中，所述的方法包括将编码ERECTA蛋白的多核苷酸转入植物中。在另一优选例中，所述的方法包括步骤(i)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含编码ERECTA蛋白的多核苷酸；(ii)将植物细胞、组织或器官与步骤(i)中的农杆菌接触，从而使所述编码ERECTA蛋白的多核苷酸转入植物。在另一优选例中，所述方法还包括(iii)选择出转入了编码ERECTA蛋白的多核苷酸的植物细胞、组织或器官；以及(iv)将步骤(iii)中的植物细胞、组织或器官再生并选出转基因植物。 在本专利技术的另一方面，提供一种具有耐热能力、发育快、产量增加、生物量增加、气孔密度低或(瞬时)水份利用率高的植物，其是由前述方法制备获得的转基因植物。在本专利技术的另一方面，提供一种ERECTA蛋白或编码其的多核苷酸的用途，用作鉴定植物的耐热能力、发育情况、产量情况、生物量情况、气孔密度情况或(瞬时)水分利用效率的分子标记物。在本专利技术的另一方面，提供一种鉴定植物耐热能力、发育情况、产量情况、生物量情况、气孔密度情况或(瞬时)水分利用效率的方法，包括检测待测植物中ERECTA蛋白的表达；若待测植物中该多肽的表达量高于(较佳地为在统计学上高于，如高20%以上；更佳地高50%以上；更佳地高80%以上)该类植物中ERECTA蛋白表达的常规值(平均值)；则该种植物是具有耐热能力、发育良好、产量高、生物量高或气孔密度低的植物；若待测植物中该多肽的表达量低于(较佳地为在统计学上低于，如低20%以上；更佳地低50%以上；更佳地低80%以上)该类植物中ERECTA蛋白表达的常规值(平均值)；则该种植物是不具有耐热能力、产量低、生物量低或气孔密度高的植物。本专利技术的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。附图说明图I、ERECTA超表达促进了莲座期拟南芥植株的发育。(A) Realtime PCR显示ERECTA基因在野生型(Col-Ο)以及两个超表达转基因株系L2-3和L7-1中的表达量。生物学重复3次，所示结果为平均值土SD。(B) 1/2MS培养基生长10天幼苗表型。标尺为1mm。(C) 土培20天莲座期苗表型。左侧一排为整体观察，右侧一排为依次将左侧苗莲座叶(未包括子叶)按照生长次序在叶柄基部剪下，由左至右排列。标尺为1cm。图2、ERECTA超表达通过促进细胞伸长影响叶片发育。(A)图中显示为土培20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ERECTA蛋白或编码该蛋白的多核苷酸的用途，用于提高植物耐热能力；促进植物的发育；提高植物的产量；增加植物的生物量；降低植物的气孔密度；或提高植株的水分利用效率。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祖华，沈慧，李群，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：