[发明专利]一种烟草过氧化物酶相关的基因及其应用

说明书

本发明涉及一种烟草过氧化物酶相关的基因及应用，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明提供的烟草过氧化物酶相关的基因NtPOD7，利用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术敲除NtPOD7基因获得在抗逆胁迫下表达量降低的基因编辑植株，通过荧光定量PCR发现，在正常条件下，所获基因编辑植株的NtPOD7基因表达量与对照植株相比无明显差异；但在干旱胁迫、盐胁迫条件下，基因编辑植株的NtPOD7基因表达量明显低于对照植株，这为烟草过氧化物酶研究及烟草抗逆性研究提供遗传材料和理论依据。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种烟草过氧化物酶相关的基因及其应用。

背景技术

植物过氧化物酶由大量超家族基因编码，从植物细胞分泌或通过内质网(ER)转运到液泡中。在植物中，过氧化物酶起着多种生物学作用，过氧化物酶是一种在植物中广泛存在的氧化还原酶，在植物正常生长和应激反应中发挥着重要作用，是植物重要的保护酶类，最常见的是III类分泌过氧化物酶，其生物学功能是催化除去H₂O₂，并参与有毒还原剂的氧化、木质素的生物合成和降解和植物形态建成等，并参与环境胁迫响应如伤害、病原体攻击和氧化应激反应等。由于过氧化物酶在植物中的生理重要作用，已成为广泛的生化和分子生物学研究的主题。

过氧化物酶在应对非生物和生物环境压力时表现出多种表达模式，例如机械损伤，乙烯，病原体感染，干旱，低温，光照和植物生长调节剂。在辣椒中过氧化物酶基因CanPOD，其在辣椒的不同组织中显示出不同的表达水平，结果表明，辣椒疫霉能显着诱导CanPOD；在盐和干旱胁迫处理后，叶片中的CanPOD也被上调；信号激素水杨酸(SA)强烈诱导CanPOD表达。CanPOD参与辣椒植物对辣椒疫霉菌感染的防御反应以及非生物胁迫。

烟草作为我国重要的经济作物和模式作物，研究烟草过氧化物酶基因响应非生物逆境胁迫的分子机制具有重要意义。在烟草过氧化物酶基因克隆与功能研究方面，有研究者分别从烤烟品种K326和普通烟草中克隆出了属于III类分泌过氧化物酶的烟草过氧化物酶基因NtPOD1和Ntpx。这两个基因在根、茎、叶、花中均有表达。同时也受高盐、干旱及ABA等植物激素显著诱导。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种烟草过氧化物酶相关的基因及其应用，为研究烟草抗逆能力与基因功能提供遗传材料和理论依据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种烟草过氧化物酶相关的基因，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，包括960bp个碱基，该基因来源于烟草(Nicotiana tabacum，命名为NtPOD7)。

优选的，所述烟草过氧化物酶相关的基因的编码蛋白，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，包括319个氨基酸。

本发明还提供上述烟草过氧化物酶的基因在烟草抗逆方面的应用。将该基因编辑后，烟草在种子萌发苗期对于盐胁迫、干旱胁迫具有一定抗性。通过实时荧光定量PCR发现，在正常条件下，所获基因编辑植株的NtPOD7基因表达量与对照(未转化)植株相比无明显差异；但在干旱胁迫、盐胁迫条件下，基因编辑植株的NtPOD7基因表达量明显低于对照植株。这为基因功能的研究将为烟草遗传改良提供遗传材料和理论依据。

本发明的有益效果是：

本发明通过CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，构建了用于敲除NtPOD7基因的CRISPR/Cas9编辑载体，经遗传转化后获得了NtPOD7基因发生编辑的红花大金元植株。本发明通过在种子萌发苗期进行不同程度干旱胁迫、盐胁迫处理，发现NtPOD7基因编辑植株在干旱胁迫、盐胁迫处理条件下，生长(地上部分、根长)均明显优于对照(未转化)植株。