水稻敏热基因ubp21的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水稻耐热和干旱相关的基因UBP21的应用，利用该基因通过调控 下游热激蛋白的变化来调节拟南芥抗热性，属于基因工程技术领域。
【背景技术】
[0002] 泛素化在细胞分裂、分化、内吞作用、激素调节和转录调控中发挥重要作用。泛素 是一个高度保守的，含有76个氨基酸残基的多肽，广泛存在于真核细胞。泛素分子通过E1， E2和E3与蛋白底物结合形成被蛋白酶体降解的识别信号，结合的泛素在泛素水解酶的作 用下，从被降解蛋白上释放，参与循环。在水稻中已经证实存在E3蛋白参与了耐热胁迫，如 HC1，但是对于去泛素化蛋白在水稻耐热性中的作用还并不清楚。关于这个问题，有研究者 通过蛋白质组学寻找到一个参与早期热激响应的蛋白UBP21，本申请人通过实验证实该蛋 白缺失后明显提高了植物对高温和干旱的耐受性，对解释水稻高温胁迫机制和提供耐热作 物具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种水稻敏热基因UBP21的应用。
[0004] 本发明的目的是这样实现的。UBP21基因的核苷酸序列如序列表中序列1所示，其 氨基酸序列如序列表中序列2所示。
[0005] 在水稻中减弱UBP21基因的表达量，可以提高植物在热激条件下的存活率，上调 下游热激蛋白的表达量，可以提高植株的耐热性，用于农作物耐热品种的培育。
[0006] 本发明取得的有益效果如下：本发明利用水稻UBP21基因来提高植物的耐热和耐 旱性，在水稻中降低这一基因的表达水平，可以提高植物在热激条件下的存活率，上调下游 热激蛋白的表达量，从而提高植株的耐热性。同时突变体明显提高了植物的耐旱性。
【附图说明】
[0007] 图1是水稻UBP21基因在高温下的变化。
[0008] 图1中：A图是双向差异荧光凝胶电泳结果，显示水稻UBP21蛋白及其拟南芥同源 基因UBP13蛋白受热上调。双向电泳胶图中，热激处理前用cy3标记，处理后用cy5标记。 箭头标记的为UBP蛋白。左图显示的是水稻中的结果，右图显示的是拟南芥中的结果。B图 显示的是在转录水平检测议？尸之7在45°C下热激不同时间的表达情况。
[0009] 图2是缺失突变体基础耐热性的表型观察。
[0010] 图2中：A图显示的是缺失突变体插入位点的示意图（上)，下图显示的是突变体中 议?/^7基因的转录水平表达情况。B图显示的是植物热激前后的表型图，热激条件为45°C热 激15分钟。C图显示的是B图植物的存活率统计结果。
[0011] 图3是野生型和突变体中热激蛋白17. 9和热激蛋白70的表达图。
[0012] 图3中：不同热激时间下，热激蛋白17. 9和70在野生型突变体中不同热激时间下 的转录水平表达，微管蛋白作为内参。
[0013] 图4是野生型和突变体耐旱表型的观察。
[0014] 图4中：水稻生长约3个月后，干旱处理7天，观察表型。
【具体实施方式】
[0015] 以下实施例用于说明本发明。 实施例
[0016] 1、UBP21受热调节方式 提取野生型植物热激前后的可溶性蛋白，通过醋酸铵甲醇方法沉淀之后，将热激前 的蛋白用荧光染料cy3标记，热激后的蛋白用荧光染料cy5标记。通过双向差异荧光凝 胶电泳按照等电点和分子量进行分离，通过Typhoon 9410进行扫描后，用ImageQuant 5. 0软件进行分析。用Trizol提取不同热激时间下的植物总RNA，然后以引物RT-F: AGCTGAAGTTGTTTTTGGAAGTAGA ;RT-R: AATAGCAGTTATGGGATGTTAGACG检测UBP21的转录本。 [0017] 2、突变体的获得 从水稻种子库得到1]8?21(基因号：11)(：_0811836470)的？?6_20-00343.訂-0嫩插入突变体，经过T-DNA插入的筛选鉴定得到DNA水平的纯合突变体，表明得到了UBP21基因敲减 的株系。将野生型和突变体种子种在28 °C弱光萌发4天后，移入Hoagland培养基中，16L/8D 的光周期下，28°C生长7天后，45°C水浴热激15分钟后，将植物重新放入16L/8D的光周期 下，28 °C恢复7天后照相。
[0018] 3、突变体对热激蛋白17. 9和70表达的影响 种子种在28°C弱光萌发4天后，移入Hoagland培养基中，16L/8D的光周期下，28°C生 长7天后，45°C水浴热激处理，半定量PCR分析观察核酸胶的条带亮度。如图3所示，热激 蛋白17. 9和70均受热激诱导，植株在正常生长条件下不表达，热激处理后开始表达，而突 变体中上调的水平高于野生型，与植物的耐热性提高相对应。
[0019] 4、突变体在土壤中进行干旱处理 将野生型和突变体种子种在28°C弱光萌发4天后，移入Hoagland培养基中，16L/8D的 光周期下，28°C生长7天，然后将生长一致的苗移植到土壤中，大约生长70-80天，然后干旱 处理7天，观察表型。
[0020] 通过实施例1证实，在水稻中减弱UBP21基因的表达量，可以提高植物在热激条件 下的存活率，上调下游热激蛋白的表达量，从而提高植株的耐热性，可以用于农作物耐热品 种的培育。
【主权项】
1. 一种水稻敏热基因UBP21的应用，其特征是其编码的蛋白以及突变体通过降低或者 缺失作物中蛋白的表达，提高水稻对热或者干旱胁迫的耐受力，用于农作物耐热品种的培 育。
【专利摘要】本发明公开了水稻中一种去泛素酶UBP21基因的应用。利用此基因提高植物的抗热性的方法。本发明所使用的水稻UBP21基因其核苷酸序列是序列表中序列1中的DNA序列；其所编码的氨基酸序列是序列表中序列2氨基酸残基序列。实验证明，将上述基因在水稻中敲减后，可以提高植物在热激条件下的存活率，并提高下游热激蛋白的表达量，从而提高植株的耐热性。本发明在利用分子育种提高农作物抗热上有重要作用。
【IPC分类】C12N15/29, C07K14/415
【公开号】CN105039351
【申请号】CN201410745025
【发明人】汤文强, 张宝文, 安志超
【申请人】河北师范大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2014年12月9日