[发明专利]天山雪莲sikCSD1基因在培育抗逆植物中的应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种从菊科凤毛菊属植物天山雪莲(Saussurea involucrata Kar.et Kir)中克隆得到sikCSD1基因，构建组成型植物表达载体，转化植物，并对抗寒、抗旱和抗氧化效果进行评价，增加植物的抗寒、抗旱和抗氧化性能。

背景技术：

植物在生长发育过程中，时常会遭受干旱、冷害、高温、盐碱、病原菌侵染等逆境胁迫，这些逆境将导致植物细胞内产生大量有害的活性氧(ROS)。SOD是第一个在活性氧清除反应过程中发挥作用的抗氧化酶，能将超氧化物阴离子自由基(O₂^-)快速歧化为过氧化氢(H₂O₂)和分子氧；然后H₂O₂在抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸谷胱甘肽循环(AsA-GSH circulation)系统的作用下转变为水和分子氧(马旭俊，朱大海(2003)植物超氧化物歧化酶(SOD)的研究进展.遗传，25(2)：225-231)。SOD对于清除氧自由基，防止氧自由基增加细胞膜通透性、膜脂过氧化加快、破坏细胞的结构和功能具有非常重要的作用。根据金属辅因子的不同，SOD可以分为CuZnSOD、FeSOD、MnSOD和NiSOD(McCord JM，Fridovich I(1969)Superoxide dismutase：an enzymic function for erythrocuprein(hemocuprein).J Biol Chem 244：6049-6055；Alscher RG，Erturk N，Heath LS(2002)Role of superoxide dismutases(SODs)in controlling oxidative stress in plants.J Exp Bot 53：1331-1341；Zelko IN，Mariani TJ，Folz RJ(2002)Superoxide dismutase multigene family：a comparison of the CuZn-SOD(SOD1)，Mn-SOD(SOD2)，and EC-SOD(SOD3)gene structures，evolution，and expression.Free Radic Biol Med 33：337-349)。植物Cu/Zn-SOD主要定位在细胞质和叶绿体中(Baum JA，JG(1979)Developmental expression and intracellular localization of superoxide dismutases in maize.Differentiation 13：133-140；Sunkar R，Kapoor A，Zhu JK(2006)Posttranscriptional induction of two Cu/Zn superoxide dismutase genes in Arabidopsis is mediated by downregulation of miR398 and important for oxidative stress tolerance.Plant Cell 18(8)：2051-2065)。其中细胞质Cu/Zn-SOD主要位于靠近液泡、细胞核、质外体的细胞质区，叶绿体Cu/Zn-SOD由核基因编码，在细胞质中合成后由叶绿体前导肽引导进入叶绿体内(Ogawa K，Kanematsu S，Adada K(1996)Intra-and extra-cellular localization of″cytosolic″CuZn-super oxide dismutase in spinach leaf and hypocotyls.Plant Cell Physiol 37(6)：790-799)。

作为新疆的特色植物，新疆雪莲(Saussurea involucrata Kar.et Kir)，又名天山雪莲、雪莲花等。属菊科凤毛菊属，主要生长于海拔2400～4100m的高山草甸、高山冰碛石和流石滩石隙、悬崖峭壁石缝等处。那里气候多变，冷热无常，雨雪交替，最高月平均温3～5℃，最低月平均温-19～-21℃，年降水量约800毫米，无霜期仅有50天左右。