海刀豆CrHsf7基因及其转录因子和应用

本发明属于植物基因工程，具体地说，本发明涉及一种海刀豆(canavalia rosea(sw.)dc.)crhsf7(heat shock transcription factor 7)基因、及其编码的转录因子，以及在提高植物对高温胁迫和氧胁迫的耐受性中的应用。

背景技术：

1、随着全球气候变暖，高温天气带来的作物减产现象频频出现，特别是作物开花和种子发育期的高温胁迫，是导致谷类作物减产的主要原因之一。高温胁迫对植物的直接伤害是蛋白质分子变性、生物膜结构破损、自由基和活性氧化物累积、体内生理生化代谢紊乱。

2、热激转录因子家族(heat shock transcription factors,hsfs)在缓解高温对植物的伤害中发挥重要的作用。hsfs基因广泛存在于所有真核生物中，根据结构特点，hsfs被分为a、b、c三大家族，class a hsfs(hsfas)在其c端通常存在两个保守的转录激活结构域aha，该结构域负责转录复合体蛋白结合，从而激活转录；而class b hsfs(hsfbs)和classc hsfs(hsfcs)的c末端都不包含转录激活结构域aha。部分hsfbs在其c末端靠近核定位nls处有一抑制结构域，是由高度保守的四肽lfgv motif形成。hsfcs的c末端功能未知。

3、根据以往研究，hsfs不仅参与植物抵御高温胁迫的调控过程，还参与植物抗旱、抗盐、抗氧化、抗重金属和抗高渗透胁迫过程。大部分hsfs家族成员是通过调控一系列热激蛋白，分子伴侣，活性氧清除酶和其他功能蛋白基因发挥抗逆作用的。hsfs通过与下游基因启动子区域的热激元件(heat shock element,hse)结合而调控下游基因的表达。

4、研究表明，植物hsf基因不仅参与植株耐热性调控，还介导多种逆境胁迫响应过程，而多数抗逆调控过程与植物的抗氧化性密切相关。植物hsfa2广泛参与调控植物体对热、盐、渗透压、缺氧、高光、氧化胁迫、非生物胁迫记忆的应答(andrási n et al,j expbot.2021.doi:10.1093/jxb/eraa576)。牧草高羊茅a2亚家族基因fahsfa2c在拟南芥和高羊茅中超表达均能够提高这两种植物对高温胁迫的耐受性(wang et al,plantbiotechnol j.2017.doi:10.1111/pbi.12609)。玉米a2亚家族基因zmhsfa2在拟南芥中超表达能够促进棉子糖的积累而提高转基因拟南芥对高温胁迫的耐受性(gu et al,plantj.2019.doi:10.1111/tpj.14434)。小麦a2亚家族基因tahsfa2-1在拟南芥中超表达不仅能够促进拟南芥在正常环境中的生长状况，而且还能够显著提高转基因拟南芥对高温胁迫的耐受性(liu et al,j plant physiol.2020.doi:10.1016/j.jplph.2020.153135)。

5、在热带珊瑚岛礁极端气候环境中，存在一些特殊生境的乡土适生植物。特殊生境适生植物因其长期的适应性进化，其分子水平肯定发生了一系列的变化使其基础逆境耐受性提高，而其抗逆基因在表达调控或分子功能方面也可能优于普通植物抗逆基因的生物学功能。这些特殊生境植物具有丰富的耐热和抗旱、耐盐基因。利用基因工程技术，克隆出这些优良的抗逆基因，通过基因转化提高植物抗逆性，对提高耐热性、耐盐碱和耐干旱性，增加农作物产量，改善植物对不良生态环境的适应性，具有非常重要的科学意义和应用前景。

6、海刀豆(canavalia rosea)是一种泛热带亚热带分布红树伴生植物，具有极强的抗逆性，而其耐热性和抗盐碱性尤为显著。目前关于海刀豆基因资源的开发利用方面还未见报道。hsf基因家族作为重要的抗逆调节因子，必然在调控植物抗逆性发挥重要作用。因此，开发利用海刀豆hsf基因资源非常有意义。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的之一是提供一种海刀豆crhsf7基因，其是在海刀豆中发现的一种编码热激转录因子的基因。

2、实现上述发明目的的具体技术方案包括如下：

3、一种海刀豆crhsf7基因，其cdna阅读框的核苷酸序列如seq id no.1所示；或所述海刀豆crhsf7基因编码如如seq id no.2所示的氨基酸序列。

4、在其中一些实施例中，所述海刀豆crhsf7基因是以seq id no.3和seq id no.4所示的引物对扩增得到的。

5、本发明还提供了一种海刀豆crhsf7基因编码的转录因子，所述转录因子的氨基酸序列如seq id no.2所示。

6、本发明还提供了上述海刀豆crhsf7基因或上述海刀豆crhsf7基因编码的转录因子在提高植物耐高温胁迫中的应用。

7、本发明还提供了上述海刀豆crhsf7基因或上述海刀豆crhsf7基因编码的转录因子在提高植物抗氧化胁迫中的应用。

8、本发明还提供了上述上述海刀豆crhsf7基因或上述海刀豆crhsf7基因编码的转录因子在提高植物对高温和/或氧化的耐受性的遗传育种中的应用。

9、本发明还提供了一种插入有海刀豆crhsf7基因的酿酒酵母重组表达载体。

10、本发明还提供了一种转化有上述酿酒酵母重组表达载体的转基因工程菌。

11、本发明还提供了上述酿酒酵母重组表达载体或转基因工程菌在提高植物耐高温胁迫中的应用。

12、本发明还提供了上述酿酒酵母重组表达载体或转基因工程菌在提高植物抗氧化胁迫中的应用。

13、本发明还提供了一种插入有海刀豆crhsf7基因的过表达载体。

14、在其中一些实施例中，所述过表达载体为插入有crhsf7基因的pbim质粒。

15、本发明还提供了上述过表达载体在提高植物耐高温胁迫或抗氧化胁迫中的应用。

16、本发明还提供了一种提高植物耐高温胁迫的生物制剂，所述生物制剂的活性成分为上述酿酒酵母重组表达载体、转基因工程菌或过表达载体。

17、本发明还提供了一种提高植物耐高温胁迫的方法，该方法包括提高海刀豆crhsf7基因在植物中的表达。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、在本发明中，发明人从海刀豆幼苗cdna文库中进行筛选，获得了一个编码热激转录因子的crhsf7基因，并进一步对该基因进行了应用性探索后发现：crhsf7基因在酿酒酵母中的超量表达能够提高酵母对高温和氧化胁迫的耐受性；crhsf7基因在拟南芥中的超量表达能够提高拟南芥对高温胁迫的耐受性。因此，海刀豆crhsf7基因的发现，为作物针对高温或氧化的抗逆分子育种提供了相关的基因资源，可应用于针对高温或氧化胁迫的遗传工程育种中，具有很大的应用价值。

技术特征：

1.一种海刀豆crhsf7基因，其特征在于，所述海刀豆crhsf7基因的cdna阅读框的核苷酸序列如seq id no.1所示；或所述海刀豆crhsf7基因编码如seq id no.2所示的氨基酸序列。

2.一种海刀豆crhsf7基因编码的转录因子，其特征在于，所述转录因子的氨基酸序列如seq id no.2所示。

3.权利要求1所述的海刀豆crhsf7基因、或权利要求2所述的海刀豆crhsf7基因编码的转录因子在提高植物耐高温胁迫或提高植物抗氧化胁迫中的应用。

4.权利要求1所述的海刀豆crhsf7基因、或权利要求2所述的海刀豆crhsf7基因编码的转录因子在提高植物对高温或氧化胁迫的耐受性的遗传育种中的应用。

5.一种插入有权利要求1所述的海刀豆crhsf7基因的酿酒酵母重组表达载体，其特征在于，所述海刀豆crhsf7基因的cdna阅读框的核苷酸序列如seq id no.1所示；或所述海刀豆crhsf7基因编码如seq id no.2所示的氨基酸序列。

6.一种转化有权利要求5所述的酿酒酵母重组表达载体的转基因工程菌。

7.一种插入有海刀豆crhsf7基因的过表达载体，其特征在于，所述海刀豆crhsf7基因的cdna阅读框的核苷酸序列如seq id no.1所示；或所述海刀豆crhsf7基因编码如seq idno.2所示的氨基酸序列。

8.权利要求5所述的酿酒酵母重组表达载体、或权利要求6所述的转基因工程菌、或权利要求7所述的过表达载体在提高植物耐高温胁迫或抗氧化胁迫中的应用。

9.一种提高植物耐高温胁迫的生物制剂，其特征在于，所述生物制剂的活性成分为权利要求5所述的酿酒酵母重组表达载体、或权利要求6所述的转基因工程菌、或权利要求7所述的过表达载体。

10.一种提高植物耐高温胁迫的方法，其特征在于，所述方法包括提高海刀豆crhsf7基因在植物中的表达，所述海刀豆crhsf7基因的cdna阅读框的核苷酸序列如seq id no.1所示；或所述海刀豆crhsf7基因编码如seq id no.2所示的氨基酸序列。

技术总结
本发明公开了一种海刀豆CrHsf7基因及其转录因子和应用，所述海刀豆CrHsf7基因的cDNA阅读框的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示；或编码如SEQIDNO.2所示的氨基酸序列。在本发明中，发明人获得了一个编码热激转录因子的CrHsf7基因，并发现：CrHsf7基因在酿酒酵母中的超量表达能够提高酵母对高温和氧化胁迫的耐受性；CrHsf7基因在拟南芥中的超量表达能够提高拟南芥对高温胁迫的耐受性。因此，海刀豆CrHsf7基因的发现，为作物针对高温或氧化的抗逆分子育种提供了相关的基因资源，可应用于针对高温或氧化胁迫的遗传工程育种中，具有很大的应用价值。

技术研发人员：张美,简曙光,王峥峰
受保护的技术使用者：中国科学院华南植物园
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13