[发明专利]一种耐铝相关基因GsERF1及其编码蛋白与应用

说明书

本发明公开了一种耐铝相关基因GsERF1及其编码蛋白与应用。本发明提供的蛋白，命名为蛋白GsERF1，为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。本发明的基因GsERF1对大豆抵抗铝胁迫具有积极作用。经过实验证明，将该基因超表于拟南芥中，可提高转基因拟南芥的的主根相对伸长率，同时增加脯氨酸含量，说明该蛋白可以为培育具有较强耐铝能力的转基因植物的研究奠定基础。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种耐铝相关基因GsERF1及其编码蛋白与应用。

背景技术

铝的毒性是限制酸性土壤作物生产的主要因素，酸性土壤约占世界可耕地的40％，潜在可耕地的70％。在土壤pH值低于5.0时，铝会以离子的形式存在，Al³⁺溶解到土壤中，强烈抑制根系生长和功能，从而降低作物产量。然而，在一个物种内，植物物种和品种之间的抗铝毒性能力有很大的差异。为了在酸性土壤中生存，一些植物物种或品种已经进化出了较高水平的耐受机制。在我国南方，野生大豆长期生长在酸性土壤中，很可能形成较强的耐铝性。因此野生大豆是改良大豆的重要资源，在改良大豆抗逆性中起着重要的作用(Zeng Q,Yang C,Ma Q,et al..Identification of wild soybean miRNAs and theirtarget genes responsive to aluminum stress.Bmc Plant Biology,2012,12(1):182.)。ERF转录因子(乙烯反应因子)是AP2/ERF超家族的一个亚家族，AP2/ERF超家族可根据AP2/ERF结构域的数量分为AP2、ERF、RAV三个大类。ERF家族蛋白包含一个AP2/ERF结构域，该结构域由高度保守58-60个氨基酸组成，这些氨基酸可与多个顺式作用元件的结合，这些顺式作用元件包括GCC盒和DRE/CRT等，这个结构域是ERF家族基因的主要功能区域。乙烯反应因子(ERF)蛋白是植物特有的AP2/ERF转录因子超家族成员，不仅在植物生长发育中起着重要的作用，且在胁迫反应中也起到重要作用(Scarpeci T E,Frea V S,Zanor M I,et al..Overexpression ofAtERF019 delays plant growth and senescence andimproves drought tolerance in Arabidopsis[J].Journal of Experimental Botany,2016:w429.)。

研究发现，ERF转录因子在植物应对非生物胁迫中具有重要的作用。拟南芥的AtERF105是的一种新型冷调节转录因子基因，对拟南芥的抗冻性和冷适应能力有重要贡献(Bolt S,Zuther E,Zintl S,et al..ERF105 is a transcription factor gene ofArabidopsis thaliana required for freezing tolerance and cold acclimation[J].Plant,CellEnvironment,2017,40(1):108-120.)；过表达野生大豆的GsERF71的转基因拟南芥对NaHCO₃或KHCO₃胁迫的耐受性明显高于野生型拟南芥，表明GsERF71能增强机体对碱性胁迫的耐受性(Yu Y,Duan X,Ding X,et al..A novel AP2/ERF familytranscription factor from Glycine soja,GsERF71,is a DNA binding protein thatpositively regulates alkaline stress tolerance in Arabidopsis[J].PlantMolecular Biology,2017,94(4-5):509-530.)。

因此，从野生大豆中筛选、鉴定并克隆与耐铝相关的基因具有重要的意义。

发明内容