[发明专利]铃铛刺DREB转录因子cDNA序列及其表达载体和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种与植物抗逆性相关的cDNA序列及其编码的转录因子，尤其涉及从沙生植 物铃铛刺(Halimodendron halodendron V.)中所分离、克隆的编码DREB转录因子的cDNA序 列，本发明还涉及含有该cDNA序列的植物高效表达载体以及它们在提高植物抗逆性中的应用， 属于植物基因工程领域。

背景技术

干旱、盐碱和低温是影响陆生植物生长和限制作物产量的三种主要的非生物胁迫因子。 据统计，世界干旱半干旱地区涉及50多个国家和地区，约占全球陆地面积的34.9％。目前全 世界用于农业的57亿公顷可耕旱地中，约70％的耕地由于干旱等因素导致土质退化，亚洲受 此影响的土地面积最广，近14亿公顷。而我国的干旱、半干旱地区约占国土面积的一半以上， 年受旱面积达200-270万公顷。其危害相当于其它自然灾害之和。此外，世界盐碱地占全球陆 地面积的7.6％，随着工业化进程加快，我国的土壤盐渍化面积不断扩大，目前盐渍化土壤面 积约有2600万公顷，其中盐碱耕地约有670万公顷，严重制约了农业对土地的利用。低温作为 经常发生且危害严重的逆境因素之一，它不仅影响着植物的季节性生长，也影响着植物的地 理性分布。据统计，我国每年因冻害造成的农业损失高达数十亿元，这些非生物胁迫对农业 生产、生态建设、可持续发展战略有着直接或间接的危害作用。干旱、盐碱和低温等非生物 逆境都会构成对植物的渗透胁迫，致使环境渗透势低于植物细胞渗透势而导致植物细胞失水， 严重的可造成细胞膨压完全丧失，甚至导致植物死亡。当然，植物为了适应环境，在长期演 化过程中也形成了复杂而精细的调节机制，提高了自身对不良环境胁迫的抵抗或忍耐能力， 以适应不良环境。

铃铛刺(Halimodendron halodendron V.)系豆科铃铛刺属中抗旱抗盐性极强的灌木。集 中分布于新疆塔克拉玛干沙漠和内蒙古巴丹吉林沙漠和甘肃民勤等地，国外原苏联，蒙古也 有。降雨量在130mm以下的干热荒漠区及地下水浅的地方均可生长。铃铛刺系含高蛋白质放 牧用豆科植物，是荒漠牲畜骆驼和羊的喜食牧草，可做改良盐碱土和固沙植物，并可栽培做 绿篱。铃铛刺具有极强的抗旱耐盐碱、防风、固沙、改良土壤等能力，能够在极度干旱缺水 的环境中生长除了其形态学上的部分特点外，更主要的是由于沙生植物在长期生长进化过程 中形成了其特有的基因构成及精密的表达调控方式，能够合成并保持较多的抗旱抗渗透胁迫 保护物质，体内存在着丰富的高抗性基因资源。因此，从沙生植物铃铛刺中克隆与抗逆性紧 密相关的基因，不仅能为基因工程育种提供优良基因源，而且对于作物抗逆育种显得尤为重 要和迫切。

转录因子(transcription factor，TF)也称反式作用因子，是指能够与真核生物基因启动子区 域中顺式作用元件发生特异性相互作用的DNA结合蛋白，通过他们之间以及与其它相关蛋白 之间的相互作用激活或抑制某些基因的转录。自从1987年Paz-Ares首次报道玉米转录因子基 因的克隆以来，相继从高等植物中分离出的调控干旱、高盐、低温、激素、病原反应及生长 发育等相关基因表达的转录因子已达数百种。拟南芥基因组测序已经完成，据推测，至少有 1553个编码转录因子的基因，约占其估计基因总数的5.9％。拟南芥中转录因子数量如此之大， 种类之多，表明了高等植物转录调控的复杂性，同时也表明转录因子研究的重要性。

DREB转录因子(Dehydration Responsive Element Binding Protein)，即干旱应答元件结 合蛋白，是一类和植物脱水条件下的抗逆性反应有关的、在信号传递和调控基因表达中起作 用的转录因子，能特异结合DRE/CRT顺式作用元件，并激活下游目的基因的转录。

到目前为止，已经从多种植物中克隆分离到上百种DREB转录因子，包括单子叶植物和 双子叶植物，并且DRE/DREB顺式作用元件与反式作用因子相互作用的调控模式已经在草本 植物种发现并被证明，如拟南芥、小麦、黑麦草、番茄、玉米、大麦、水稻等。但是目前尚 未见到从沙生植物、尤其是野生灌木类沙生植物铃铛刺中克隆到相关基因的报道。