[发明专利]发状念珠藻NfcrtO抗旱基因及其氨基酸序列和应用

说明书

本发明属于基因工程领域，特别涉及一种发状念珠藻NfcrtO抗旱基因及其氨基酸序列和提高植物抗旱性的应用。发状念珠藻NfcrtO抗旱基因，其特征在于该基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO.1所示。该基因的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO.2所示。所述发状念珠藻NfcrtO抗旱基因在提高植物抗旱性中的应用，尤其是在水稻中的应用。模拟干旱胁迫，胁迫至对照全部死亡，然后恢复营养液培养，观察成活情况，实验结果显示经过10天复水培养后，野生型对照没有成活植株，而转基因株系OE‑4，OE‑5分别有43％和26％的成活率，说明在水稻中超表达NfcrtO基因的确提高了转基因植株的复原抗旱性。

技术领域

本发明属于基因工程领域，特别涉及一种发状念珠藻NfcrtO抗旱基因及其氨基酸序列和提高植物抗旱性的应用。

背景技术

发状念珠藻(Nostoc flagelliforme)主要分布在北半球的干旱或半干旱的荒漠地区，经常受到极度干旱、较大温差、高浓度盐碱、营养缺乏、UV-B辐射等非生物因素的胁迫。胁迫因子可能会对细胞产生一系列的损伤，包括核酸损伤、蛋白质损伤、膜脂损伤等，从而扰乱正常的细胞代谢。经过长期的环境选择和自身结构功能的适应，发状念珠藻已经进化出一系列的生理生态和分子的机制来抵抗各种逆境。因此，发状念珠藻已经成为研究逆境适应机制和发掘抗逆基因的最佳材料之一。

通过进化树分析得知本发明的基因与点状念珠藻中编码β-胡萝卜素酮酶(CrtO)的基因Npun_F3745同源关系最近，因此命名为NfcrtO基因。在1997年，就有人研究了集胞藻PCC 6803中的slr0088编码产物的催化特点，通过异源表达实验、体外生化实验和体内插入失活实验证明，slr0088编码产物不对称的引入一个酮基到β-胡萝卜素(β-carotene)的紫罗兰酮环上，催化β-胡萝卜素产生海胆酮(echinenone)(Schoenmakers et al.,1997)。利用高效液相色谱技术(HPLC)对鱼腥藻PCC7120的all3744敲除藻株中的类胡萝卜素组成进行分析，结果显示与野生型PCC 7120的类胡萝卜素组成相比，all3744敲除藻株中的β-胡萝卜素所占比例显著增加(野生型为41％，all3744敲除藻株为85％)，而海胆酮含量显著降低(野生型为37％，all3744敲除藻株为3％)，角黄素含量也显著下降(野生型为4％，all3744敲除藻株检测不出来)，由此说明鱼腥藻PCC 7120中的all3744催化β-胡萝卜素产生海胆酮和角黄素，从而增强抗氧化能力(Mochimaru et al.,2005)。

我国是个自然灾害频发的国家，水资源相对贫乏，在地理和时空上分布极不均匀，使我国的农业经常遭受干旱而造成粮食减产。水稻是我国最重要的粮食作物之一，其生产消耗掉我国近一半的淡水资源，提高水稻等农作物的节水抗旱性能，是保障我国粮食安全和生态安全，保障农业可持续发展的重大需求(Luo，2010)。目前转基因技术已被广泛应用到抗旱水稻的培育中，所采用的策略就是在水稻中表达干旱诱导或抗旱相关基因。

因此，对发状念珠藻抗旱基因的克隆和挖掘，并应用在生物基因工程上具有非常重要意义。本发明中的NfcrtO基因是基于发状念珠藻干旱胁迫转录组实验得到的，其在干旱胁迫下，表达量明显上升。鉴定其抗旱功能及其在提高水稻抗旱性方面所发挥的功能，对培育抗旱水稻新品种将具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种发状念珠藻NfcrtO抗旱基因，该基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO.1所示。

其序列长度为1695bp，具体为：