胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用

本发明涉及生物，具体涉及胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用。

背景技术：

1、植物长期暴露在持续变化的外界环境中，容易受到各种各样的生物和非生物胁迫，造成蛋白质的异常表达。众多研究发现热激蛋白具有分子伴侣的活性，与缓解蛋白质的异常表达紧密相关。热激蛋白又称应激蛋白或热休克蛋白，当细胞或生物体受到高温、干旱、缺氧、重金属等环境胁迫时该蛋白会被诱导新合成或含量增加，这种应激现象称为热激反应(heat shock response，hsr)。热激蛋白广泛存在于植物、动物和微生物中，遭受逆境胁迫后会大量生成，以此提高生物对环境胁迫的适应力。植物热激蛋白最早发现于1982年，科学家发现大豆幼苗在较高温度下会合成的热休克蛋白。除了高温，在其他如冷、干旱等非生物胁迫条件下，都会诱导热激蛋白的生成。

2、真核生物中热休克蛋白质可根据分子量大小分类：包括大分子量的hsp100、hsp90、hsp70、hsp60和小分子量的hsp20五大类。其中植物中hsp20分子量小但分布更广泛，种类最多。hsp20分子量介于12～40kda，大多数成员为15～22kda，亦称作hsp20。作为一种有抗逆作用的保护蛋白，不同家族的热激蛋白分子通过发挥不同功能组成分子伴侣网络，从而降低植物遭受逆境胁迫后蛋白质的异常表达，维持植物正常生长。植物受到胁迫后，hsp70和hsp90首先接受刺激并参与信号转导以及转录激活，引导生成其他热激蛋白或胁迫响应蛋白；然后hsp20和hsp70通过结合变性或部分变性蛋白质，以稳定其构象，防止变性蛋白聚集，最后hsp60、hsp70和hsp90会使其重新折叠。即使变性或错误折叠的蛋白质形成聚集体，hsp100也会让其重新溶解，促使蛋白质再次折叠。然而，目前关于小分子热激蛋白基因在热胁迫抵抗性相关的报道并不多。因此，探究小分子热激蛋白在热胁迫抗性方面的研究，为热激蛋白基因在热胁迫抵抗方面的应用提供理论支撑，包括制备热胁迫抗性增强的植物和微生物株系，具有重要的应用研究意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用，首次公开了与胁迫抗性相关的热激蛋白基因dghsp20-30和dghsp20-31，解决酵母的胁迫抗性差，制备胁迫抗性增强的酵母、拟南芥等，还为制备抗性增强的鸭茅提供研究依据。

2、为了达到上述目的，本发明提供了胁迫抗性相关的热激蛋白基因，该基因为核苷酸序列如seq id no：21所示的dghsp20-30或如seq id no：24所示的dghsp20-31，在酵母中，过表达dghsp20-30或dghsp20-31提高了酵母的盐胁迫抗性和干旱胁迫抗性；在拟南芥中，缺失了dghsp20-31同源基因降低了拟南芥的盐胁迫抗性。

3、本发明还提供了用于鉴定上述热激蛋白基因dghsp20-30和dghsp20-31的特异性引物，其中，鉴定dghsp20-30的特异性引物的核苷酸序列如seq id no：19和seq id no：20所示，鉴定dghsp20-31的特异性引物的核苷酸序列如seq id no：22和seq id no：23所示。

4、本发明还提供了一种用于检测上述热激蛋白基因dghsp20-30和dghsp20-31的试剂盒，该试剂盒包含上述核苷酸序列如seq id no：19和seq id no：20所示、seq id no：22和seq id no：23所示的特异性引物。

5、本发明还提供了包含上述热激蛋白基因的克隆载体，其中，该克隆载体优选用酵母表达质粒pyes2。

6、本发明还提供了包含上述热激蛋白基因的表达菌。

7、本发明还提供了上述的热激蛋白基因在制备抗胁迫酵母菌中的应用，尤其可用于制备胁迫抗性增强的酿酒酵母。

8、本发明还提供了上述的热激蛋白基因在制备抗胁迫植株中的应用，尤其可用于制备胁迫抗性增强的鸭茅和拟南芥。

9、本发明的胁迫抗性相关的热激蛋白基因，解决了普通酵母的胁迫抗性差等问题，具有以下优点：

10、本发明提供的胁迫抗性相关的热激蛋白基因，经过研究可知，在酵母中过表达该基因可显著提供该酵母的胁迫抗性，该特性可被用于制备高胁迫抗性的酵母菌，如酿酒酵母等，在制备胁迫抗性增强的植株包括拟南芥和鸭茅等，也具备潜在的优势。

技术特征：

1.胁迫抗性相关的热激蛋白基因，其特征在于，所述基因为核苷酸序列如seq id no：21所示的dghsp20-30或如seq id no：24所示的dghsp20-31。

2.根据权利要求1所述的热激蛋白基因，其特征在于，在酵母中，过表达所述dghsp20-30或dghsp20-31提高了酵母的胁迫抗性；在拟南芥中，缺失所述dghsp20-31同源基因降低了拟南芥的胁迫抗性；其中，在酵母中，所述胁迫抗性包含盐胁迫抗性和/或干旱胁迫抗性；在拟南芥中，所述胁迫抗性包含盐胁迫抗性。

3.用于鉴定如权利要求1所述热激蛋白基因的特异性引物，其特征在于，鉴定所述dghsp20-30的特异性引物的核苷酸序列如seq id no：19和seq id no：20所示；鉴定所述dghsp20-31的特异性引物的核苷酸序列如seq id no：22和seq id no：23所示。

4.一种用于检测如权利要求1所述热激蛋白基因的试剂盒，其特征在于，所述的试剂盒中的引物采用如权利要求3所述的特异性引物。

5.包含如权利要求1所述热激蛋白基因的克隆载体。

6.根据权利要求5所述的克隆载体，其特征在于，所述的克隆载体选用酵母表达质粒pyes2。

7.包含如权利要求1所述热激蛋白基因的表达菌。

8.如权利要求1所述的热激蛋白基因在制备抗胁迫酵母菌中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，该应用包含制备抗胁迫的酿酒酵母。

10.如权利要求1所述的热激蛋白基因在制备抗胁迫植株中的应用，其特征在于，所述的植株包括拟南芥和鸭茅中任意一种。

技术总结
本发明公开了胁迫抗性相关的热激蛋白基因及其应用，包含核苷酸序列如SEQ ID NO：21所示的DgHsp20‑30和如SEQ ID NO：24所示的DgHsp20‑31。研究发现，将该基因在酵母中过表达，其分别能增加酵母在盐胁迫(1.0M NaCl)、干旱胁迫(2.0M山梨醇)下的存活率，该基因可被用于制备抗性更强的酵母菌，包括可制备适用性更强的酿酒酵母，而缺失了该同源基因的拟南芥突变体对盐胁迫(1.0M NaCl)抗性降低，均提示该基因与胁迫抗性相关，这种特性在制备胁迫抗性增强的植株包括拟南芥和鸭茅等，也具备潜在的优势。

技术研发人员：黄琳凯,罗丹,张欢,马茜茜,冯光燕,王小珊,丁琼,朱杰
受保护的技术使用者：四川农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12