[发明专利]苹果MdSHN1基因及在提高植物耐涝性中的应用

说明书

本发明公开了一种苹果MdSHN1基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。本发明从耐涝苹果砧木平邑甜茶叶片中克隆得到MdSHN1基因cDNA全长序列，还公开了扩增所述的苹果MdSHN1基因的引物，并确定了该基因的氨基酸序列。通过拟南芥转基因功能验证分析发现，MdSHN1基因在提高植株的抗性方面具有显著效果，提高了转基因植株的抗逆境能力，尤其是和野生型相比，在淹水胁迫下，转基因植株的耐受性强于野生型，可见，MdSHN1基因跟耐涝有关，能够提高植株的耐涝性，对于苹果新品种的选育具有重要意义。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及苹果MdSHN1基因及在提高植物耐涝性中的应用。

背景技术

苹果(Malus×domestica Borkh)是我国重要的果树树种之一。其面积和产量均具世界首位。近年来，受全球变暖影响，极端气候频繁出现，降雨量分布不均衡，经常发生大面积、不同程度的涝害，并呈逐年递增趋势。在实际生产中，果园常常在降雨后不及时排水，或灌溉不当等，导致果园土壤水分含量过高，苹果根系呼吸受阻，苹果叶片脱落，果实品质和产量下降，严重时造成多年生长受阻，甚至整株死亡，这已成为目前苹果生产中亟待解决的问题。而系统的研究苹果对淹水胁迫的响应，筛选和克隆与苹果耐涝性密切相关的基因，探究其分子机制，对于培育苹果耐涝品种有重要意义。

ERF(Ethylene-responsive factor)转录因子是AP2/ERF大家族中的一个大的亚家族，仅含1个AP2/ERF结构域，每个成员都含有1个由大约60个氨基酸组成的非常保守的DNA结合域。有研究表明，ERFs参与调控植物中不同信号转导途径，在生物胁迫和干旱、寒冷、高盐和脱落酸响应等非生物胁迫中发挥重要作用(Tang W et al 2006)。近年来，部分研究又发现ERFs转录因子家族在植物耐涝或低氧胁迫中也发挥重要作用。当植物发生涝害时，ERF在缓解厌氧胁迫抗性和信号转导中起重要作用(Guo H et al 2003)。例如，在矮牵牛耐涝性研究中发现，与野生型植株相比，PhERF2沉默表达植株表现出比野生株系更早和更严重的叶片失绿和坏死，降低了矮牵牛对淹水的耐受性。而过表达PhERF2植株在淹水胁迫下的存活率高于野生株系(Yin D et al 2019)。有研究从大麦中分离出来一个乙烯响应因子HvERF2.11，淹水处理发现，过表达HvERF2.17基因能够增强拟南芥对淹水胁迫的耐受性(Luan H et al 2020)。本发明中，我们鉴定到一个新的苹果ERF亚家族成员MdSHN1，其含有AP2保守结构域，过表达MdSHN1基因能增强拟南芥的耐涝性，对苹果耐涝定向遗传改良和砧木选育有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苹果MdSHN1基因及在提高植物耐涝性中的应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种苹果的MdSHN1基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述的核苷酸序列由717个碱基组成。

一种苹果的MdSHN1蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。所述的序列由238个氨基酸残基组成。

扩增上述MdSHN1基因的引物对，所述引物对的正向引物序列如SEQ ID No.3所示，反向引物序列如SEQ ID No.4所示。

包含上述苹果MdSHN1基因的过表达载体也落入本发明的保护范围，本发明所选用的过表达载体为农杆菌过表达载体。

本发明最重要的发明点在于通过淹水胁迫实验，发现该基因能够提高植物耐涝性。也就是说，该基因或蛋白或过表达载体在提高植物耐涝性方面具有重要的作用。具体地，利用强启动子(花椰菜花叶病毒35S启动子)驱动原理的转基因技术，将MdSHN1基因的过表达2300载体转入拟南芥中，从而获得转基因材料。实验证明，过表达MdSHN1基因的转基因拟南芥，对淹水胁迫的耐受力增强，说明MdSHN1基因在植株抗性中发挥重要作用。