[发明专利]枳抗寒基因PtrMYC2及其在植物抗寒遗传改良中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程领域，公开了枳抗寒基因PtrMYC2及其在植物抗寒遗传改良中的应用，PtrMYC2基因为一种从极抗寒枳（Poncirustrifoliata）中分离、克隆出的一个MYC家族类转录因子，其序列为SEQ ID NO.1所示。将该基因构建超表达和TRV2载体，并通过农杆菌介导的遗传转化将其分别导入烟草和枳中，获得的转基因植株经生物学功能验证，表明本发明所克隆的PtrMYC2基因具有提高植物抗寒性的功能。该基因的发现，为植物抗逆分子设计育种提供新的基因资源，为实施绿色农业、节水农业提供新的遗传资源，该遗传资源的开发利用有利于降低农业生产成本和实现环境友好。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及从枳(Poncirustrifoliata)中分离、克隆得到一个转录调控因子PtrMYC2，还涉及该基因在植物抗寒遗传改良中的应用，将该基因在烟草和枳中超表达，获得的转基因植物抗寒性明显提高。

背景技术

植物本身的不可移动的特性，其必须时刻监测周围环境的变化，并对环境变化做一定的反应。在不同的环境中，植物遭受着不同的环境压力，包括生物胁迫和非生物胁迫，其中生物胁迫主要有病虫害，而非生物胁迫包括低温、高温、高盐、干旱、光照不足等其他物理压力。经过长期的自然选择，植物进化出了一套抵御不利环境压力的防御机制，即在遭遇胁迫时，植物自身会在分子、细胞和生理水平做出一定改变，来抵御胁迫伤害。

温度影响着植物的生长、发育和地理分布，同时也影响着作物的产量和质量。植物在生长发育过程中会不断调节自身来适应环境温度的变化。与温度有关的植物反应包括温周期现象、热形态发生、春化、冷层积和极端温度相应(Casal and Balasubramanian,2019)。低温会破坏植物细胞膜的完整性、产生活性氧、降低酶活性，进而抑制细胞正常功能的发挥(Chinnusamy et al.,2007)，对植物生长发育产生不利影响。植物对低温胁迫的响应可分为三个不同的阶段。第一种是冷适应(预硬化)，它发生在零度以上的低温。第二阶段为硬化阶段，在此期间需要暴露在零下温度的一段时间获得耐受性，。最后阶段是冬季后的植物恢复(Li et al.2008)。在低温胁迫中，植物为生存会做出一系列复杂的代谢改变，包括脂质组成的改变、糖和脯氨酸等兼容的渗透物质的积累以及数百个基因的表达变化(Thomashow,1999)。植物代谢的改变，又受到严格的基因的控制。因此，识别鉴定寒冷胁迫下的关键基因是研究改善作物抗寒性的一个主要重点。

植物的抗逆基因主要分为调控基因和功能基因，调控基因主要参与信号转导和基因表达调控，功能基因则是直接在细胞内发挥作用。转录因子作为一类调控基因，通过与特定的顺式作用元件结合可调控一大批不同抗性基因的表达，参与不同逆境胁迫。因此，发现利用转录因子来提高植物的抗逆能力将会事半功倍。目前很多研究报道表明转录因子可提高植物抗寒性(Huang et al.,2013；Jin et al.,2016)，例如，最近研究报道CBF转录因子在在冷驯化过程中起着重要作用，调控着约170个冷相应基因的表达(Zhaoetal.,2015)。Park等(2015)工作表明至少有17个低温诱导的转录因子和CBFs表达模式相同，这些转录因子包括ZF,CZF1,RAV1,CZF2,MYB73,ZAT12,DOF1.10,ZAT10,HSFC1,DEAR1,MYB44,ERF5,CRF2,WRKY33,ERF6,CRF3和RVE2。另外，Zhao等(2017)发现MEKK1-MKK1/2-MPK4级联反应拮抗MPK3/6通路增强了冷胁迫响应。研究表明MPK6磷酸化MYB15抑制了CBF表达及冷耐受(Kimetal.,2017)。