[发明专利]天山雪莲sikLEA基因在培育抗寒植物中的应用

说明书

本发明涉及一种天山雪莲sikLEA基因在培育抗寒植物中的应用。本发明从天山雪莲中克隆sikLEA基因，并在转基因植物中得到表达，提高转基因植物的抗寒性，通过该基因的过量表达，使植物的抗低温胁迫性能得到提高，最终获得抗低温能力明显增强的植物。从天山雪莲中筛选、克隆出与抗寒直接相关的基因，将其用于农作物品种改良，具有巨大的经济价值。

技术领域：

本发明涉及一种从菊科凤毛菊属植物天山雪莲(Saussurea involucrata Kar.etKir)中克隆得到sikLEA基因，构建组成型植物表达载体，转化植物，并对抗寒效果进行评价，增加植物的抗寒性能。

背景技术：

低温是危害农业生产的主要自然灾害之一。低温胁迫可使植物光合作用降低，呼吸作用增强，能量产生和物质合成受阻，消耗增强，植物处于饥饿状态，严重影响了植物的正常生长发育，甚至导致死亡(郭子武，李宪利等，植物低温胁迫响应的生化与分子生物学机制研究进展，中国生态农业学报，2004，12(2)：54-57)。

LEA蛋白是指胚胎发生后期植物种子中大量积累的一系列蛋白质的总称，棉花胚胎发育后期的子叶中最早发现了LEA蛋白(Dure L.Crouch M.Developmentalbiochemistry of cotton seedembryogenesis and germination：changing messengerribonucleic acid populations as shown by in vitro andin vivo proteinsynthesis.Biochemistry，1981，20：4162-4168.)。后来人们发现LEA蛋白广泛存在于各种高等植物体内，经研究这种蛋白表现出很强的热稳定性和亲水性，而且LEA蛋白受脱水信号、发育阶段和脱落酸的调控。进一步研究表明LEA蛋白是由极性氨基酸组成并且在细胞中浓度较高，但其本身很有可能不具有酶的活性(Ingram J，Bartels D.The molecularbasis of dehydration tolerance in plants.Annu RevPlant Physiol Plant MolBiol，1996，47：377-403.)。现有的研究结果表明植物的抗逆性与LEA蛋白质的累积量呈正相关。例如Zhang L，et al.证明LEA基因转化酵母细胞，并使LEA基因在酵母细胞中超表达，从而提高了酵母细胞对盐胁迫和低温胁迫的耐受性(Zhang L，Akinori O，Masamichi T，etal.Expressionofplant group 2 and group 3 LEA genes inSaccharomycescerevisiaerevealed functional divergence amongLEA proteins.J Biochem，2000，127(4)：611-616.)。另外孙海丹等人通过实验证明了植物抗旱性与LEA蛋白质有关(孙海丹，兰英，刘昀，等.LEA蛋白质11-氨基酸基序与植物抗旱性.东北师大学报：自然科学版，2004，36(3)：85-90.)。

作为新疆的特色植物，新疆雪莲(Saussurea involucrata Kar.et Kir)，又名天山雪莲、雪莲花等。属菊科凤毛菊属，主要生长于海拔2400～4100m的高山草甸、高山冰碛石和流石滩石隙、悬崖峭壁石缝等处。那里气候多变，冷热无常，雨雪交替，最高月平均温3～5℃，最低月平均温-19～-21℃，年降水量约800毫米，无霜期仅有50天左右。

天山雪莲经过长期的自然选择，形成了稳定的特殊结构、功能和遗传基因，产生了适应极端环境条件下的生理和生化机制，这种与环境相适应的机制，与一般的耐冷、抗寒应答性的适应机制不同，主要表现在其低温条件下能够正常的生长发育，而一般的抗寒性植物在相应的低温条件下，生长发育受到抑制。近年来植物抗寒基因工程得到迅速发展，并研究出了多种转基因抗寒植物，为培育抗寒植物开辟了新途径。

发明内容：