SpCIPK2基因及蛋白在调控植物耐盐性中的应用

allin2025-07-17  24


本发明涉及植物分子生物学和基因工程,尤其涉及 spcipk2基因及蛋白在调控植物耐盐性中的应用。


背景技术:

1、土壤盐渍化是一个日益严重的全球化问题,随着土壤盐渍化问题日趋严重,盐胁迫是制约粮食生产的主要非生物胁迫因子。土壤盐分的增加会诱导离子和渗透胁迫,从而导致次生胁迫,如氧化应激和营养障碍,严重制约农业可持续发展。发明认为,维持细胞质中稳定的k+/na+比例对植物细胞功能至关重要。植物体内的cbl-cipk信号途径能够作用于靶蛋白,参与调控细胞中的na+和k+平衡。

2、海马齿( sesuvium portulacastrum)是一种生长在滨海滩涂地的盐生植物,具有极强的耐盐性。目前已有大量的海马齿耐盐基因被报道,例如过表达果糖-1,6-二磷酸醛缩酶( spfba)能显著提高海马齿的耐盐性;例如在拟南芥中过表达海马齿甜菜碱醛脱氢酶基因 spbadh可以降低h2o2积累,提高脯氨酸含量,并激活抗氧化酶系统,促进活性氧的清除,增强植物抗旱性和耐盐性。例如海马齿质膜na+/h+逆转运蛋白基因 spsos1能降低转基因酵母突变体中的na+含量,增强酵母突变体的耐盐性;例如 spsos1和h+-atpase基因 spaha1共表达可提高拟南芥的耐盐性;例如发现na+/h+逆向转运基因( spnhx1)是响应盐胁迫的关键基因;例如在盐胁迫下,海马齿 spcbl10/ spcipk8复合体可以提高 spsos1的耐盐性。

3、尽管已有许多耐盐基因被发现,但是未发现海马齿 spcipk2基因与植物耐盐性相关研究。


技术实现思路

1、本发明从海马齿分离得到了一个调控植物耐盐性的基因 spcipk2用于调控植物耐盐性,具体是 spcipk2基因过表达显著增强植物对盐胁迫的耐受性,可作为植物耐盐性遗传改良的候选基因,为培育新品种提供了可能。基于此,提出如下
技术实现要素:

2、第一方面,所述的 spcipk2基因编码区核苷酸序列如seq id no.1所示,全长为1359个核苷酸。

3、所述的 spcipk2基因的获取过程为:首先获取海马齿盐胁迫下的全长转录组和rna-seq数据,再从海马齿中克隆出一个 cipk基因,通过进化树分析发现其与拟南芥cipk家族中的atcipk2亲缘关系较近,所以将其命名为 spcipk2。

4、本发明还提供如seq id no.1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。

5、第二方面,本发明提供了所述的 spcipk2基因编码的蛋白,其氨基酸序列如seq idno.2所示,长度为452个氨基酸。

6、第三方面,本发明提供了一种生物材料,其中含有所述的 spcipk2基因或其编码的蛋白;所述的生物材料为重组dna、表达盒、转座子、质粒载体、病毒载体、工程菌或非可再生的植物细胞或组织。

7、第四方面,本发明提供了所述的 spcipk2基因、蛋白或所述的生物材料在调控植物耐盐性中的应用。

8、所述的植物为拟南芥。

9、通过提高所述的 spcipk2基因或蛋白的表达或活性,促进植物提高耐盐性。

10、第五方面,本发明提供了所述的 spcipk2基因、蛋白或所述的生物材料在制备转基因植物中的应用。

11、所述的应用包括:根据 spcipk2基因设计克隆引物;以如seq id no.1所示的核苷酸序列为模板进行pcr扩增,将克隆产物与表达载体连接后,进行转化测序,然后将测序正确的序列构建过表达载体,通过农杆菌介导法转化至植物细胞获得转基因植物。

12、所述的过表达的方式选自(1)~(3)中的一种或多种的组合,使用直接dna转化、显微注射、基因枪、电导和农杆菌介导中的任一方法将重组表达载体转化转入植物细胞内。

13、(1)通过导入含有所述的基因的质粒;

14、(2)通过将强启动子与所述的基因可操作地连接;

15、(3)通过导入增强子。

16、第六方面,本发明提供了所述的 spcipk2基因、蛋白或所述的生物材料在植物育种中的应用。

17、所述的育种的方式包括转基因。

18、第七方面,本发明提供了一种调控植物耐盐性的方法,包括利用基因工程手段,在植物中促进所述的 spcipk2基因或蛋白的表达或活性。

19、所述的基因工程手段包括:将携带有目的基因的表达载体通过使用ti质粒、植物病毒载体、直接dna转化、微注射、或电穿孔技术导入植物细胞中。

20、本发明至少具有下列优点及有益效果:

21、首次提供了植物耐盐性调控相关 spcipk2基因及蛋白,还通过农杆菌介导法将 spcipk2基因表达载体转入拟南芥中,结果显示过表达 spcipk2基因的拟南芥植株的耐盐性提高,说明该基因能够调控植物耐盐性。

22、 spcipk2基因及其编码的蛋白可以作为一种潜在的分子育种工具,用于改良植物耐盐性,提高植物出材量和生态效益,具有广阔的应用前景。



技术特征:

1.spcipk2基因,其特征在于:所述spcipk2基因编码区核苷酸序列如seq id no.1所示,或如seq id no.1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。

2.一种蛋白,其特征在于:所述蛋白的编码基因为权利要求1所述的spcipk2基因,所述蛋白氨基酸序列如seq id no.2所示。

3.一种生物材料,其特征在于:其中含有权利要求1所述的spcipk2基因、或权利要求2所述的蛋白;

4.权利要求1所述的spcipk2基因、权利要求2所述的蛋白或权利要求3所述的生物材料在调控植物耐盐性中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于:所述植物为拟南芥。

6.根据权利要求4所述的应用,其特征在于:提高权利要求1所述的spcipk2基因或权利要求2所述的蛋白的表达或活性,促进植物提高耐盐性。

7.权利要求1所述的spcipk2基因、权利要求2所述的蛋白或权利要求3所述的生物材料在制备转基因植物中的应用。

8.权利要求1所述的spcipk2基因、权利要求2所述的蛋白或权利要求3所述的生物材料在植物育种中的应用。

9.一种调控植物耐盐性的方法,其特征在于:包括利用基因工程手段,在植物中促进权利要求1所述的spcipk2基因或权利要求2所述的蛋白的表达或活性。

10.根据权利要求9所述的调控植物耐盐性的方法,其特征在于:所述基因工程手段包括将携带有目的基因的表达载体通过使用ti质粒、植物病毒载体、直接dna转化、微注射、或电穿孔技术导入植物细胞中。


技术总结
本发明属于植物分子生物学和基因工程技术领域,具体提供SpCIPK2基因及蛋白在调控植物耐盐性中的应用,通过构建过表达载体转化到拟南芥中进行耐盐性分析,发现盐胁迫下的转基因拟南芥具有更高的鲜重,转基因植株中和H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的积累量明显低于野生型植株,转基因植株叶片具有更低的相对电导率和更高的POD酶活性,所以SpCIPK2基因对植物耐盐性具有正向调控作用,与盐胁迫下促进Na<supgt;+</supgt;和K<supgt;+</supgt;稳态、激活抗氧化酶和清除活性氧有关,可作为植物耐盐性遗传改良的候选基因。

技术研发人员:周扬,李雨欣,王鹏,刘雯,夏海艳
受保护的技术使用者:海南大学三亚南繁研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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