本发明属于生物基因工程领域,涉及人参转录因子pgmyb14在在提高植物耐旱性中的应用。
背景技术:
1、人参根部中的人参皂苷积累量多,这可能赋予了人参对各种潜在生物胁迫的抵抗能力,例如表现出对病原体的抗菌活性以及对昆虫和其他食草动物的抗食草活性等。
2、干旱被视为对植物生长及农作物产量影响最为严重的环境胁迫因素之一。myb转录因子以其多元化的功能,参与调控植物对干旱胁迫的应对与耐受机制(wang x p,niu yl,zheng y.multiple functions of myb transcription factors in abiotic stressresponses[j].int j mol sci,2021,22(11):6125-6139)。在拟南芥中,过表达基因atmyb12不仅能显著增加抗氧化活性物质类黄酮的积累以提高对干旱和盐碱的耐受性,而且转基因植株中参与类黄酮生物合成、脱落酸aba生物合成、脯氨酸生物合成、胁迫响应和清除活性氧(ros)的基因表达上调,导致aba、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(sod)和过氧化物酶(pod)活性显著增加,同时h2o2和丙二醛(mda)含量显著降低(wang f b,kong w l,wongg,et al.atmyb12 regulates flavonoids accumulation and abiotic stresstolerance in transgenic arabidopsis thaliana[j].mol genet genomics,2016,291(4):1545-1559)。
3、myb基因家族在植物界中构成了一个数量庞大且功能多样的转录因子家族,它们在调控植物的生长发育、逆境响应以及代谢过程中扮演着至关重要的角色。myb蛋白普遍含有一个或多个高度保守的dna结合域,即myb结构域,这些结构域赋予了它们与特定dna序列结合的能力。尽管myb家族成员在dna结合域上展现出一定的保守性,但其整体蛋白结构和功能却可能因物种、基因以及环境条件的差异而表现出显著的多样性(义岭,姜秀明,许向阳.植物转录因子myb基因家族的研究进展[j].分子植物育种,2016(8):10.doi:10.13271/j.mpb.014.002050.)。
4、即使是在同一物种中,myb家族成员的结构和功能也表现出显著的多样性。例如在水稻中,osmyb6基因的过表达已被证实能够提升转基因植株的耐旱性和耐盐性,这一发现揭示了该基因在植物应对非生物胁迫过程中的正向调控功能(tang y h,bao x x,zhi yl,et al.overexpression of a myb family gene,osmyb6,increases drought andsalinity stress tolerance in transgenic rice[j].frontiers in plant science,2019,10(18):168-185.)。此外,osmyb103l基因参与调节水稻次生细胞壁的合成过程(ye,y.,liu,b.,zhao,m.,wu,k.,cheng,w.,chen,x.,liu,q.,liu,z.,fu,x.,&wu,y.(2015).cef1/osmyb103l is involved in ga-mediated regulation of secondary wallbiosynthesis in rice.plant molecular biology,89(4-5),385-401.),osmyb112基因则涉及调控水稻中花青素的生物合成(向征.水稻myb家族转录因子osmyb112的功能研究.diss.重庆大学.)。osmybs2基因通过抑制ospsbs1基因的表达,进而调控水稻的光保护机制(fu,x.,liu,c.,li,y.,liao,s.,cheng,h.,tu,y.,zhu,x.,chen,k.,he,y.,&wang,g.(2021).the coordination of osbzip72 and osmybs2 with reverse roles regulatesthe transcription of ospsbs1 in rice.the new phytologist,229(1),370-387.)。同时,osmyb4基因的表达与水稻的抗病性密切相关,可能在调控植物对病原体的防御反应中发挥作用(pooja,s.,sweta,k.,mohanapriya,a.,sudandiradoss,c.,siva,r.,gothandam,k.m.,&babu,s.(2015).homotypic clustering of osmyb4 binding site motifs inpromoters of the rice genome and cellular-level implications on sheath blightdisease resistance.gene,561(2),209-218.)。
5、同样的情况也存在在人参的myb家族成员中。在人参中,转录因子pgmyb2已被证明能够特异性结合到pgdds基因启动子区域的特定序列,从而正向调控pgdds的转录,进而促进人参皂苷的生物合成和积累(liu t,luo t,guo x q,et al.pgmyb2,ameja-responsivetranscription factor,positively regulates the dammarenediol synthase geneexpression in panax ginseng[j].int j mol sci,2019,20(9):15.)。而pgmyb38基因被过表达时,发现调控2,3-氧化角鲨烯合成的关键酶基因表达水平显著降低,这说明pgmyb38可能在人参皂苷的生物合成过程中起到负向调控的作用(驰.人参myb基因家族的筛选及pgmyb38功能分析[d].吉林农业大学.)。
6、现有技术公开了通过rt-pcr技术克隆人参pg myb4基因,构建表达载体,通过农杆菌介导的花序浸蘸法将其转化到拟南芥中,获得转基因拟南芥,以野生型拟南芥作对照,检测植株与抗旱相关的生理指标。结果获得的人参pgmyb4基因全长为735bp,编码245个氨基酸,预测其相对分子质量为27 914;在干旱胁迫条件下,转基因拟南芥的生长状态明显优于野生型拟南芥,与野生型相比,转基因拟南芥叶片相对叶绿素量降低幅度小、脯氨酸量显著升高、水丢失率较低。显示人参pg myb4基因具有抗干旱胁迫的能力(孟祥宇,谢红梅,才可新,等.人参pgmyb4基因表达载体构建及其对拟南芥的抗旱性分析[j].中草药,2016,47(17):4.doi:10.7501/j.issn.0253-2670.2016.17.022.)。
7、人参中myb14基因的序列与pg myb4基因差别较大,其功能的研究尚不充分。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供人参转录因子pgmyb14在在提高植物耐旱性中的应用。
2、为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:
3、人参转录因子pgmyb14在提高植物耐旱性中的应用,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
4、所述pgmyb14蛋白的序列如seq id no.1所示。
5、seq id no.1为:
6、mvrapccekmglkkgpwtrdedqilinhvtlyghgnwralpkqagllrcgkscrlrwtnylrpdikrgnfseeeeetiislhevlgnrwsaiaarlpgrtdneiknvwhthlkkklkknqlettspdqvlsksepkpmkhsttqstshddlpnspqsitstssednnmsihtaeafddtfwselfsadensgntsdnsgdttdfnrcaqlqfpefgcennlnmndgmdffwydiltksagellef。
7、pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
8、seq id no.2为:
9、atggtgagagctccttgctgtgaaaagatggggttgaagaaaggtccatggactcgcgacgaagatcagattctcatcaaccatgtcactctttatggccatggcaactggcgggctctccctaaacaagccggtttgttgaggtgtggaaagagttgtagacttcggtggacgaattatttgagaccggacattaaacgaggaaactttagtgaagaagaggaggaaaccatcatcagtttacacgaagtattaggaaatagatggtcagcaattgcagcaagattaccaggacgtaccgacaatgaaatcaaaaatgtgtggcacacccacttaaaaaagaaactcaagaaaaaccaattagaaactactagccctgatcaagtattatccaagtcggaaccaaaaccaatgaagcactctaccactcaatcaacatcccacgatgacctcccaaattcaccgcaatcaatcaccagcaccagcagcgaagataataacatgtccatccacaccgccgaggcttttgatgacactttttggtcagaattattctccgccgatgaaaactctggtaatacaagcgacaattccggtgacacaactgattttaaccgatgtgctcagcttcaatttccggaatttggatgtgaaaataatttaaacatgaatgatggtatggactttttttggtacgacattctcacaaaatcagctggggagttgcttgaattctaa。
10、人参转录因子pgmyb14在提高植物耐旱性相关的基因的表达水平中的应用,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
11、在其中一个优选的实施例中,所述植物耐旱性相关的基因包括atcbf1、atdreb2a、atcor47和atkin1中的一种或几种。
12、人参转录因子pgmyb14在提高植物o-酰基转移酶活性中的应用,其特征在于,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
13、人参转录因子pgmyb14在提高植物pod、sod或cat酶活性中的应用,其特征在于,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
14、人参转录因子pgmyb14在降低植物mda酶活性中的应用,其特征在于,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
15、一种质粒,所述过表达质粒pgmyb14基因。
16、在其中一个优选的实施例中,是通过将载体酶切后,得到酶切后的载体,并将pgmyb14基因与酶切后的载体连接得到。
17、在其中的一个优选的实施例中,所述载体为pcambia1301s质粒。
18、一种农杆菌感受态细胞,所述农杆菌感受态细胞过表达pgmyb14基因。
19、在其中一个优选的实施例中,所述农杆菌感受态细胞是通过将所述质粒转化到dh5α感受态细胞中得到。
20、本发明还要求保护所述的质粒或所述的农杆菌感受态细胞在增强植物耐旱性中的应用。
21、在其中一个优选的实施例中,所述植物为拟南芥、水稻或棉花。
22、本发明通过克隆pgmyb14基因,并构建相应的植物表达载体。通过农杆菌介导的沾花转化法,将该基因成功转入野生型拟南芥中。利用pcr技术在基因组dna和转录mrna水平上进行鉴定,以筛选出稳定过表达pgmyb14基因的阳性拟南芥植株。
23、本发明涉及对转基因株系的转录组学分析。分析结果显示,在pgmyb14过表达的拟南芥株系中,通过基因本体(go)富集分析识别出生物学进程中“水分的响应”类别最为显著,其次为“对渗透胁迫的响应”和“水缺乏响应”类别。进一步地,京都基因与基因组百科全书(kegg)富集分析揭示“角质素木栓质和蜡质的生物合成”途径最为显著,同时观察到“苯丙烷类物质代谢”途径的富集。
24、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
25、实验证明pgmyb14基因在拟南芥中的异源表达会激活对干旱和渗透胁迫的响应通路,同时上调苯丙烷类物质、木栓质和蜡质的生物合成代谢。此外,pgmyb14通过清除活性氧和上调干旱胁迫相关基因的表达,能增强拟南芥对干旱胁迫的耐受性。此外,本发明涉及的人参pgmyb14转录因子、其编码基因,以及包含该基因的过表达重组载体,均可应用于经济作物的遗传转化,如水稻、棉花等,为植物抗逆境分子育种提供了可靠的基因资源和理论基础。
1.人参转录因子pgmyb14在提高植物耐旱性中的应用,其特征在于,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
2.人参转录因子pgmyb14在提高植物耐旱性相关的基因的表达水平中的应用,其特征在于,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述植物耐旱性相关的基因包括atcbf1、atdreb2a、atcor47和atkin1中的一种或几种。
4.人参转录因子pgmyb14在提高植物o-酰基转移酶活性中的应用,其特征在于,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
5.人参转录因子pgmyb14在提高植物pod、sod或cat酶活性中的应用,其特征在于,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
6.人参转录因子pgmyb14在降低植物mda酶活性中的应用,其特征在于,所述pgmyb14基因的序列如seq id no.2所示。
7.一种质粒,其特征在于,所述质粒过表达pgmyb14基因。
8.一种农杆菌感受态细胞,其特征在于,所述农杆菌感受态细胞过表达pgmyb14基因。
9.根据权利要求7所述的质粒或根据权利要求8所述的农杆菌感受态细胞在增强植物耐旱性中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述植物为拟南芥、水稻或棉花。
