[发明专利]人工改造的能提高植物耐盐性和抗旱性的基因GsDREB2-mNRD

说明书

人工改造的能提高植物耐盐性和抗旱性的基因GsDREB2‑mNRD，属于遗传工程技术领域，其特征在于GsDREB2基因内部存在着具有抑制GsDREB2转录激活功能和与DRE元件结合功能的负向调节结构域NRD；人工改造GsDREB2基因，使NRD结构域缺失，改造后基因命名为GsDREB2‑mNRD，其碱基组成Seq ID No:3所示。GsDREB2‑mNRD基因超量表达拟南芥的耐盐和干旱能力较GsDREB2基因超量表达拟南芥高。

技术领域

本发明涉及一种人工改造的能提高植物耐盐性和抗旱性的基因GsDREB2-mNRD，属于遗传工程技术领域。

背景技术

DREBs/CBF（Dehydration Responsive Element Binding protein, 脱水应答元件结合蛋白；CBF-repeat binding factor, C-repeat元件结合因子）类转录因子与DRE/C-repeat元件在胁迫基因表达方面为我们呈现了一个重要的转录调控系统。分析表明，这些转录因子基因的表达与不同的生理条件相关。例如，DREB1A、B、C/CBF1、2、3被低温诱导，DREB1A、DREB1D/CBF4、DREB2A和DREB2B被盐和干旱诱导，DREB1F被盐诱导，而DREB1E受ABA（abscisic acid，脱落酸）诱导。拟南芥中一些胁迫诱导基因如rd29A、Cor6.6、Corl5a和Kinl等都被DREBs/CBFs诱导表达，它们的启动子中均含有DRE/C-repeat元件。Seki等人鉴定出6个新基因，它们的启动子中同时含有DRE/C-repeat和ABRE元件，意味着这些基因可能既存在于胁迫反应的ABA依赖途径中，又存在于ABA不依赖途径中。Liu等从干旱处理的拟南芥cDNA文库中克隆到2个与DRE元件结合，在干旱、高盐胁迫下调控报道基因GUS（β-glucuronidase，β-葡萄糖苷酸酶）表达的基因，定名为DREB2A 和DREB2B 。它们受干旱和高盐诱导表达，为干旱和高盐应答基因，如用干旱或高盐(250mmol/L NaCl)进行胁迫处理，15min内，DREB2A和DREB2B基因即可被快速强烈诱导表达，尤其在植物根部，但是，这两个基因不受外源ABA的诱导。

在DREB转基因植物中，DREB转录因子基因的过量表达可以激活靶基因的表达，提高植物对低温、干旱等逆境的忍耐力。Liu等研究转入35S∶DREB1Ab 和35S∶DREB1Ac的转基因拟南芥，将植株在-6℃处理2天，再恢复正常温度生长，结果对照野生型植株全部死亡，而转入35S∶DREB1Ab和35S∶DREB1Ac的植株的存活力分别为19%和17%。检测对干旱的忍耐力时，对植株作2周不浇水处理，结果对照野生型植株全部死亡，而转入35S∶DREB1Ab和35S∶DREB1Ac的植株再恢复浇水后分别有19%和14%的存活。Dubouzet等和Qin等分别将克隆的水稻OsDREB1A cDNA，玉米ZmDREB1A cDNA转入拟南芥，结果转基因拟南芥对低温、干旱和高盐的忍耐力大大高于野生型拟南芥。2005年，陈受益等在大豆中分离到了3个DREB基因，分别为GmDREBa、GmDREBb、GmDREBc，并推断该3个基因均能应答非生物胁迫。王巧燕等从大豆耐盐品种中克隆了一个新的DREB 基因GmDREB2。并通过拟南芥、烟草验证基因的功能。在后续的研究中发现，该基因提高了转基因拟南芥对干旱和高盐的抗性，并且，过量表达该基因的转基因烟草，在干旱条件下，自由脯氨酸的含量较对照明显提高。该研究表明，该基因在转录激活中起到重要的作用，并能够促进植物对非生物胁迫的抗性，可以应用于非生物胁迫基因工程中，有效地提高作物的耐逆性。2008年，马有志等又分离到大豆GmDREB3基因，在研究中还发现，该基因在组成型启动子的调控下，转基因植株的生长受到抑制，而使用Rd29A启动子则不影响转基因植株的生长。