[发明专利]一种花生半胱氨酸蛋白酶编码基因AhRD21B及在提高植物低温胁迫中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程领域，公开了一种花生半胱氨酸蛋白酶编码基因AhRD21B及其在提高植物低温胁迫中的应用。该基因含有如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列。通过Gateway系统构建CaMV 35S启动子驱动的过量表达载体转化植物，能够显著提高转基因植物的抗冻能力，后续可通过基因工程的手段将AhRD21B基因转化花生或者其他作物，从而提高植物在低温下的抗逆性，可为植物的抗冷害胁迫基因工程育种提供理论基础和基因资源。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，公开了一种花生半胱氨酸蛋白酶编码基因AhRD21B及其过表达载体的构建及在提高植物低温胁迫中的应用。

背景技术

花生是我国重要的油料作物之一，营养价值丰富。我国花生种植面积达7500多万亩，产量约1700万吨，占世界总产量约40%，占全国油料作物总产（不含大豆）近50%，其种植业产值达1200亿元，居全国农作物（水稻、小麦、玉米之后）的第四位，在我国国民经济发展中起着举足轻重的地位。

花生作为喜温作物，在整个生长发育过程中对温度的要求较高，花生在萌发期若遭遇12℃以下的低温，发芽率降低，种子腐烂甚至死亡；幼苗期遭遇14-16℃以下的低温时，植株生长缓慢甚至停止生长，叶片发生脱水，萎蔫，枯死等症状。但是目前由于市场需求、土地利用效率以及规避生长和收获阶段不良气候影响等因素的共同影响，近年来我国各春花生生产区的播种时间逐渐提前，花生种植区域的变化和春花生播种时间的提前导致我国各产区的花生在播种后遇到低温天气的概率日益增大。因此筛选获得花生响应低温胁迫相关基因，明确花生的耐冷机理，实现花生耐低温特性的遗传改良对我国花生生产至关重要。

木瓜类半胱氨酸蛋白酶（papain-like cysteine proteases, PLCPs）是蛋白酶家族的重要成员之一，在植物响应非生物胁迫中起重要作用。Northern印迹分析显示，拟南芥的两个与干旱相关的基因RD19A和RD21A均不受脱落酸诱导，但在高盐条件下二者mRNA的转录水平会升高，并推测RD19和RD21基因可能是由植物细胞渗透式的变化引起的。对小麦幼苗进行冷胁迫低温处理后TaCP的表达水平剧烈上升，并在处理72 h上调了40倍。豌豆植株PLCP基因Cyp15a与拟南芥的RD19同源，研究证明该基因可响应低温和干旱胁迫。因此，半胱氨酸蛋白酶活性的调节对于提高植物的抗逆性也至关重要。

本发明针对以上背景技术，以花生在4℃低温处理花生后进行转录组测序分析发现半胱氨酸蛋白酶基因AhRD21B的表达量显著上调，进一步通过过表达遗传转化拟南芥鉴定其响应低温的功能和调控作用。

发明内容

本发现提供了一种受低温胁迫表达量显著上调的花生半胱氨酸蛋白酶编码基因AhRD21B及其过表达载体的构建及在在提高植物低温胁迫中的应用，将为植物的抗冷害胁迫基因工程育种提供理论基础和基因资源。

本发明提供了一种花生半胱氨酸蛋白酶编码基因，在4℃低温处理花生后的转录组数据分析发现一个半胱氨酸蛋白酶基因的表达量显著上调，命名为AhRD21B基因，该基因含有如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列，该基因位于花生基因组第16号染色体Chr16:145086424..145090516 (-strand)，测序品种为狮头企。所述的AhRD21B基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2 所示。