[发明专利]毛白杨PtPRP1基因及其应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，具体涉及毛白杨PtPRP1基因及其应用，本发明扩增得到的毛白杨PtPRP1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。本发明通过CRISP/CAS9系统，设计gRNA敲除杨树中的PtPRP1基因，发现敲除了PtPRP1基因的杨树抗旱性提高，同时过表达毛白杨PtPRP1基因的拟南芥脯氨酸含量降低，抗旱性下降。由此本发明得出结论毛白杨PtPRP1基因可以负调控植物的抗旱性，通过降低毛白杨PtPRP1基因的表达量，能够有效提高植物的抗旱性。本发明提供的毛白杨PtPRP1基因可用于杨树及多种植物的抗旱株系的选育中。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及毛白杨PtPRP1基因及其应用。

背景技术

AAI(α-amylase inhibitor，α-淀粉酶抑制子)蛋白家族含有4个折叠叶拓扑的螺旋，并形成一个右手超螺旋。主要包括三大类蛋白：一是植物脂质转移蛋白(Lipidtransfer protein,LTP)，如非特异性脂转移蛋白ns-ltp1和ns-ltp2；二是蛋白酶/α-淀粉酶抑制剂(protease/α-amylase inhibitor)，如来自印度小米(Eleusine coracana)的胰蛋白酶/α-淀粉酶抑制剂RBI和来自玉米(Zea Mays)的Hageman因子/淀粉酶抑制剂；三是种子贮藏蛋白(seed storage protein)，如油菜(Brassica napus)的napin和蓖麻(CastorBean)的2S白蛋白。

有研究报告AAI家族成员参与胁迫调节。植物脂质转移蛋白(Lipid transferprotein，LTP)在体外表现出在膜间传递脂质的能力，并参与植物生长、繁殖、发育、生物和非生物胁迫反应相关的多种生理过程。在拟南芥中，MYB96的靶标基因LTP3与抗冻和抗旱有着密切关联。蛋白酶/α-淀粉酶抑制剂(protease/α-amylase inhibitor)参与植物防御过程。在干旱胁迫下，大豆脂类物质含量下降，种子储存蛋白Gy4和β-conglycinin的表达下调。

脯氨酸富集蛋白(PRP)是AAI家族成员，是细胞壁结构蛋白，最初被鉴定为胡萝卜贮藏根中的伤口诱导基因产物。植物发育过程中会诱导PRP的表达，环境胁迫或植物的物理损伤也会导致PRP在细胞壁中积累。PRPs可分为三类。一类是含有多个POVEKPOVXK的PRP，而其他两类(HyPRP和NHyPRP)是具有混合结构的PRPs。HyPRPs在N末端含有一个重复的富含脯氨酸的区域，在C末端区域含有一个保守的8-半胱氨酸区域(8CM)。这个保守的C末端结构特点与AAI家族蛋白结构特点相同。另外研究发现HyPRPs的保守C末端与AAI家族中的非特异性脂质转移蛋白具有亲缘关系。和HyPRPs相反，NHyPRPs在C末端区域有大量的脯氨酸富集。

多项研究证明PRP参与植物响应逆境胁迫过程。在枳(Poncirus trifoliata)中，PtrPRP基因在低温、盐和外源脱落酸(ABA)处理下得到诱导，但在脱水处理时表达下调。木豆中CcHyPRP基因和拟南芥中的HyPRP基因的过表达均有利于植物在非生物胁迫条件下的生长。脯氨酸富集蛋白SIC作为一些miRNAs的生物发生和一些剪接内含子降解所需的独特因子对拟南芥的发育和非生物胁迫耐受性至关重要。棉花中GhHyPRP3参与低温和盐胁迫下的防御反应。与野生型相比，过表达GhHyPRP3的转基因品系在低温和高盐胁迫条件下具有更高的发芽率。极端盐胁迫也可以降低PRP基因的表达，当使用大于0.4％的NaCl溶液处理时，大豆SbPRP基因的表达明显下调。

发明内容

本发明的目的在于利用来源于毛白杨的PtPRP1基因提高植物的抗旱能力，为此，本发明提供毛白杨PtPRP1基因及其应用。