[发明专利]荠菜CBF途径关键基因及其在培育抗寒植物中的应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学、基因工程技术领域。具体地，本发明涉及一种在荠菜(Capsellabursa-pastoris)中存在CBF途径的关键基因CBF(CRT/DRE binding factor)基因和COR(cold-regulated)基因以及启动子，这些基因转入植物后，在植物中表达的CBF蛋白可以激活COR基因的启动子，进而提高COR基因的表达量，最后调节植物的耐寒性。

背景技术

植物对环境变迁及不良环境有足够的适应性和抵抗能力，这种抗逆性既受系统进化的遗传基因型所控制，又受个体发育中的生理生态因素所制约。温度作为重要的环境因子之一，限制植物的分布及生长和产量，对植物生长发育起着决定性作用(Viswanathan C，ZhuJK.Molecular genetic analysis of cold-regulated gene transcription.Philos Trans R Soc Lond BBiol Sci.2002，357(1423)：877-886.)。因此提高植物特别是那些作为有用农业作物的植物的耐寒性或者适冷性是非常必要的。

前人的研究表明，低温胁迫下植物耐寒性的提高受多基因控制，多基因的表达受两条途径诱导：一条是依赖ABA(脱落酸)途径的活性表达；另一条不依赖ABA的途径，这一途径中，转录活性因子CBF结合到CRT/DRE基因序列上，诱导COR基因表达而提高了植物的抗寒性(钟克亚，叶妙水，胡新文，郭建春.转录因子CBF在植物抗寒中的重要作用遗传，2006，28(2)：249-254.)。

CBF转录因子是一类受低温诱导、存在于植物中的反式作用因子。这类转录因子特异地与CRT/DRE(C-repeat dehydration-responsive-element)DNA调控元件结合，激活启动子中具有这一调控元件的冷诱导和(或)脱水诱导基因的表达，从而引起植物体内的多种生理生化变化，并产生一定的抗寒能力。COR基因(cold-regulated)是一系列冷诱导基因的统称，表达产物是一类高度亲水的蛋白质，含有两亲性多肽，影响磷脂双分子膜内部分子的弯曲性，减少致命相位改变的可能，由此提高膜在低温状态下的稳定性。其启动子区都含有CRT/DRE顺式作用元件(C-repeat/dehydration responsive element)，其核心区为5个碱基对保守序列CCGAC。在拟南芥中证实低温驯化期间转录因子CBF的编码基因能够调节cor(cold-regulated)基因的表达，从而使植体内完成一系列生理生化适应性变化，最终提高植物对环境胁迫的耐受性。