[发明专利]沙地柏调节植物钙营养和干旱信号感应基因CML11及其应用

说明书

本发明涉及一种来自内蒙古西北部、强旱生植物沙地柏(Sabina vulgaris.)的可以调节植物钙营养和干旱信号感应基因CML11。该基因编码蛋白具有钙离子结合位点。通过材料的准备，基因克隆以及后续植物表达载体的构建，进一步将该基因通过农杆菌介导的花絮侵染法，导入模式植物拟南芥野生型中，通过筛选抗性苗最终得到多株单基因插入、纯和T₃代转基因植株。将转基因植物与野生型对照植物在无菌培养条件下、进行不同元素表型分析，转基因植物相比较野生型植物在低钙条件下和干旱激素ABA条件下都有根短、叶鲜重小的敏感表型，说明该基因编码蛋白具有调节植物钙营养和干旱信号的功能。这给利用基因工程技术培育抗旱植物提供了新的方向，对干旱胁迫下的分子育种工作具有重要意义。

技术领域

本发明属于植物生物技术领域，具体地说，涉及一种我国北方荒漠化地区防风固沙树种沙地柏（Sabina vulgaris.）有关氮营养及碱胁迫感应基因CML11。本发明选用内蒙古蒙草抗旱股份有限公司苗木基地的树种沙地柏为实验材料，运用Illumina Solexa转录组高通量测序的方法，获得该树种的氮营养及碱胁迫感应基因，对候选氮营养及碱胁迫感应的基因CML11进行生物信息学分析，同时对其进行不同元素的表型分析，更直观的了解基因的生理学功能。

背景技术

沙地柏（Sabina vulgaris.），又名叉子圆柏、新疆圆柏，主要分布于内蒙古、陕西、新疆、宁夏、甘肃、青海等地。主要培育基地有江苏、浙江、安徽、湖南等地。沙地柏能忍受风蚀沙埋，长期适应干旱的沙漠环境，是干旱、半干旱地区防风固沙和水土保持的优良树种。喜光，喜凉爽干燥的气候，耐寒、耐旱、耐瘠薄，对土壤要求不严，不耐涝，在肥沃通透土壤成长较快。适应性强，扦插宜活，栽培管理简单，这种生命力坚强的常绿植物在北方绿化和造林中具有举足重轻的作用，所以研究沙地柏，对于野生植物抗旱相关基因的开发和利用具有重要意义。目前对于沙地柏的研究主要集中在生理和生态特性方面，在关于其抗旱基因的克隆及利用方面均无报道。

我国植物分子育种能力同发达国家差距巨大，拥有自主知识产权的抗逆基因是世界植物分子育种领域竞争的焦点。对于植物抗逆基因的开发及利用，目前的研究主要集中于模式植物拟南芥或水稻、小麦等作物中，缺乏对野生植物体内丰富的抗逆基因的挖掘。本发明正是利用Illumina公司的高通量测序技术，对我国北方荒漠化地区防风固沙首选树种沙地柏进行转录组测序，获得了一种经自然环境长期筛选出的抗旱相关基因CML11。

发明内容

本发明的目的是的利用分子克隆技术，对有关钙营养及干旱信号感应基因CML11进行克隆，最终得到用于基因表达的表达载体，从而使该基因导入到拟南芥野生植物中并在野生植物体内表达，再通过表型分析进一步验证该基因的功能。

本发明的实施方案是选用内蒙古蒙草抗旱有限公司苗木基地的沙地柏为实验材料，采用IlluminaSolexa转录组高通量测序的方法，对其转录组序列鉴定分析，确定Ca2+结合蛋白种类和数量，从而获得沙地柏有关钙营养及干旱信号感应基因CML11的核苷酸序列，通过分子克隆技术获得该基因，并将其导入到拟南芥中，最终获得转基因植株，通过对转基因植株进行表型分析了解基因的生物学功能。

本发明的一个目的在于提供新的沙地柏抗旱相关基因，定名为CML11，其序列为SEQ No.1的序列。

本发明涉及一种在沙地柏根内表达量较高的基因，名称为CML11，其核苷酸序列如序列表中SEQ NO.1或SEQ NO.2所示，其编码的194个氨基酸序列，如序列表中SEQ NO.3所示。

具体地说，本发明提供了含有下述序列之一的分离的多核苷酸：

(1)序列表中的SEQ NO.1或SEQ NO.2

(2)与序列表中的SEQ NO.1或SEQ NO.2限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列；