[发明专利]一种植物耐低温基因和转基因耐低温植物的培育方法

说明书

本发明公开了一种植物耐低温基因，植物耐低温基因编码氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的蛋白，其cDNA序列如SEQ ID NO.2所示。本发明所分离的植物耐低温基因在提高植物对低温环境胁迫抗性或培育抗低温胁迫植物品种等方面具有重要的应用潜力。本发明还提供了含有该基因的重组载体、转基因细胞系以及转基因重组菌。本发明进一步公开了一种转基因耐低温植物的培育方法，将编码氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示蛋白的植物耐低温基因转入目标植物，得到转基因耐低温植物。本发明提供的培育方法能够培育对低温环境耐受性高的转基因植株，且培育过程经济、快速，在农业领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种植物耐低温基因，包含植物耐低温基因的重组载体、转基因细胞系或转基因重组菌，以及转基因耐低温植物的培育方法。

背景技术

自然界中，植物不可避免会遭受各种环境因子的胁迫，如低温、高温、干旱和高盐等非生物胁迫都极易通过影响植物细胞膜成分，气孔开度等生理、生化过程对植物造成伤害，严重时会影响作物的产量和种植区域。冷害、干旱、高温、盐溃等非生物逆境是全球农业生产面临的严重问题，也是制约我国农业发展的重要因素。其中低温是一个非常重要的环境因子，很大程度上影响植物的生长发育、生存及分布，是限制作物的地理分布，并造成作物产量与质量下降的重要因素之一。低温胁迫会影响许多基因的表达：一方面低温胁迫直接影响代谢基因的表达；另一方面低温胁迫会引起其它胁迫的发生，由此与该些胁迫相关的基因受到低温胁迫的间接诱导。世界上每年因冷害造成的农业损失高达数千亿美元。

蒙古韭(Allium mongolicum Regel)属百合科葱属根茎组，别名为沙葱，为多年生草本旱生植物，分布于陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、新疆、青海等6省(区)。蒙古韭富含必需微量元素、维生素和氨基酸等各种营养成分，此外，蒙古韭可入药，能开胃、消食、杀虫，主治消化不良、不思饮食、秃疮、青腿病等多种疾病，具有除瘴气排恶毒等重要的药理作用，被誉为“大漠野菜”、“沙原佳蔬”、“菜中灵芝”。蒙古韭广泛分布于我国西北各省，适生于干旱的荒漠、戈壁、低山山地、砾质砂地、季节性河床，具有抗高温、耐低温、抗旱、耐盐碱等特性，在极端不良环境下也可以生存。蒙古韭的最适生长温度为10～25℃，但蒙古韭的叶片可以忍受-4～-5℃的低温，地下根茎在-45℃时也不受冻，因此，蒙古韭是一种研究植物低温胁迫以及耐低温基因筛选的理想材料。

在低温胁迫的逆境条件下，植物能够在分子、细胞和整体水平上做出相应的调整，以最大程度上减少环境所造成的伤害并生存。植物在适应低温胁迫的过程中，多种基因得以诱导表达，这些基因的表达在时空上是有序发生的，并相互联系形成了低温应答的分子机制，该些基因的产物不仅能够直接参与植物的胁迫应答，而且能够调节其它相关基因的表达或参与信号传导途径，从而使植物避免或减少伤害，增强对胁迫环境的抗性。与胁迫相关的基因产物包括：一、调节细胞膜膜脂流动性的脂肪酸膜质脱饱和酶或酰基转移酶等；二、离子通道蛋白、水通道蛋白、渗透调节因子(庶糖、脯氨酸和甜菜碱等)合成酶等直接参与植物胁迫应答的基因产物；三、参与胁迫相关的信号传递和基因表达调节的蛋白因子，如蛋白激酶、转录因子等。

随着基因工程技术在作物品种改良方面取得了重大进展，具有可控性强、效率高、周期短、低成本等优点的基因工程技术已经成为新品种选育的一条全新而有效的途径。如通过将CDA基因转入拟南芥中，使CDA基因在叶绿体中定位表达，植株积累大量甜菜碱，增强了拟南芥对低温的抵抗能力。提高植物的抗冻性，培育耐低温作物品种对于农业具有十分重要的意义，为此，需要挖掘更多植物抗低温的优质基因。迄今为止，未见文献报道从蒙古韭中分离得到与低温胁迫相关的基因。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中缺少蒙古韭低温胁迫相关基因的筛选；从而提供一种从蒙古韭中分离的，与蒙古韭耐低温相关的基因。

本发明提供一种植物耐低温基因，所述植物耐低温基因编码氨基酸序列如SEQ IDNO.1所示的蛋白。