一种肉质化相关蛋白质的制备方法及其应用

    技术2024-11-23  28


    本发明属于肉质化相关蛋白质制备,尤其涉及一种肉质化相关蛋白质的制备方法及其应用。


    背景技术:

    1、干旱和盐碱化是世界范围内限制作物生长和农业生产的两大主要非生物胁迫。在农业生态系统中,这两大胁迫经常共同发生,尤其在干旱和半干旱地区,因不合理灌溉引起的次生盐碱化现象尤为严重。旱生或盐生植物广泛地分布在干旱和半干旱地区,在长期的进化过程中,逐步形成了特殊的适应机制,其在农作物及优良牧草的遗传改良方面具有重要的应用价值。

    2、大多数旱生或盐生植物首要的生存策略之一是器官肉质化(succulence),这一概念最早由johann bauhin于1619年提出,它是大多数旱生植物和盐生植物共有的进化结构。肉质化主要表现为植物叶片和茎部等器官的薄壁细胞组织大量增生,细胞数目增多,体积增大,形成丰富的贮水组织,发挥吸收和贮存水分、降低水势、稀释盐分等作用,从而提高植物的抗逆性,并维持其在逆境生境下的正常生长。植物发达的肉质化组织对于贮水、盐分稀释有明显的促进作用,对提高植物水分利用效率、增强耐盐性具有重要的意义。

    3、盐角草(salicornia europaea)是我国西北地区盐碱地的优势种,是迄今已报道过最为耐盐的一种真盐生植物。在对盐渍化极端环境长期的适应中,盐角草的叶退化为鳞状,形成了发达的茎肉质化组织,来防止植株体内水分丧失,增加离子区域化能力,对其耐盐性具有重要意义,这可能是盐角草对盐渍化环境的直接响应机制,也是其抵御不利环境的重要策略之一。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于:为了解决干旱和盐碱化两大主要非生物胁迫导致限制作物生长和农业生产的问题,提出的一种肉质化相关蛋白质的制备方法及其应用。

    2、为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

    3、一种肉质化相关蛋白质的制备方法,具体包括以下步骤:

    4、s101、选择金黄饱满的盐角草种子,在培养皿中,用浸透蒸馏水的滤纸在黑暗中发芽3天;

    5、s102、用消毒过的沙子将幼苗移栽到塑料皿中;

    6、s103、所有植株每天用1/2的hoagland营养液浇灌,在培养箱中生长;

    7、s104、生长4周龄的幼苗用100mm nacl处理24h后,取地上部的材料在液氮中速冻,并保存在-80℃备用;

    8、s105、样品用rna提取试剂盒提取,然后用cdna合成试剂盒反转录成cdna;

    9、s106、从盐角草转录组数据库下载sexth23 cdna序列,用引物sexth23-cds-f(5’-3’)和sexth23-cds-r(5’-3’)和pcr扩增试剂盒扩增全长cdna序列;

    10、s107、用1%琼脂糖中电泳检测结果,目的基因的长度为861bp,回收该基因的dna片段连接pmd18-t载体后,转入到大肠杆菌dh5α感受态细胞;

    11、s108、在含amp、iptg和x-gal的lb抗性平板涂上含pmd18-t-sexth23的大肠杆菌,在37℃培养箱中过夜培养,检测并挑选合适的阳性克隆菌斑,挑入含有amp抗性的液体菌落中,在37℃摇床中180rpm过夜培养,最后制得sexth23蛋白。

    12、作为上述技术方案的进一步描述:

    13、所述s102中,塑料皿的大小为5cm×5cm×5cm,幼苗数量为1苗/皿。

    14、作为上述技术方案的进一步描述:

    15、所述s103中,培养箱中的培养条件为:光照密度为600μmol/m2·s,相对适宜湿度为70%-75%,温度保持在25℃-22℃,光照时间和黑暗时间分别为16h和8h。

    16、作为上述技术方案的进一步描述:

    17、所述s106中,pcr反应采用三步法,程序为:a、94℃3min,b、35循环(94℃30s,55.5℃50s,72℃1min),c、72℃5min。

    18、一种肉质化相关蛋白质在提高杨树抗逆性中的应用,具体包括以下步骤:

    19、s201、无菌苗的扩繁:将无菌苗带有生长点的茎段切成2cm插入培养基保留叶片,25天可以生根;

    20、s202、农杆菌扩繁:将保存在-80℃的甘油菌在lb固体培养基上划线,28℃培养两天后,挑取单克隆接种到5ml的lb液体培养基中,恒温震荡培养过夜至od600约为0.6,在5000rpm的离心条件下离心10min收集菌体,将收集的菌体用ms液体培养基重悬至od600=0.6-0.8;

    21、s203、农杆菌侵染和共培养:浸染叶盘6-10min左右,使农杆菌与外植体充分吸附,将叶盘平铺在无菌滤纸上吸干外植体表面的菌液,放在1/2ms的芽诱导培养基上进行培养;

    22、s204、诱导愈伤组织及筛选:共培养后,将外植体转入筛选培养基上,诱导抗性愈伤组织;

    23、s205、分化培养:农杆菌浸染后叶片在平板上要3天更换一次新的培养基,避免外植体下面产生水分,引发假阳性的芽分化;

    24、s206、生根培养:诱导培养产生不定芽后,将抗性不定芽转移至生根培养基中,直至诱导出不定根,待不定芽形成完整小植株时,切取部分叶片,使用植物组织直接pcr试剂盒提取基因组dna;

    25、s207、获得的阳性植株通过扩繁后获得足够的材料,从培养基中快速转移到含有1/2hogland营养液的黑色育苗盆中,在16℃过夜适应,之后在一定环境条件下继续生长2周后,选择一致的材料开展耐盐性或抗旱性评价。

    26、作为上述技术方案的进一步描述:

    27、所述s201中,培养基为ms固体培养基,含3%蔗糖和7.4g/l琼脂,ph为5.8。

    28、作为上述技术方案的进一步描述:

    29、所述s202中,恒温震荡培养的震荡频率为220rpm,震荡过程中所处的温度为28℃。

    30、作为上述技术方案的进一步描述:

    31、所述s203中,在25℃黑暗培养条件下共培养2-4d。

    32、作为上述技术方案的进一步描述:

    33、所述s206中,用基因特异引物sexth23-cds-f(5’-3’)和sexth23-cds-r(5’-3’)检测阳性植株。

    34、作为上述技术方案的进一步描述:

    35、所述s207中,环境条件为光照强度150μmol/m2·s、相对湿度60%-70%、温度为22℃白天/20℃黑夜、光照时间为16h光照/8h黑暗的条件下。

    36、综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

    37、本发明从盐角草中克隆得到编码sexth23的基因,在盐处理下表达量发生显著变化,所编码的蛋白定位在内质网上,将其在杨树中超表达可以显著提高植物的耐盐性和抗旱性,有利于培育抗逆性更强的植物品种或者改造其它植物的抗逆性。



    技术特征:

    1.一种肉质化相关蛋白质的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种肉质化相关蛋白质的制备方法,其特征在于,所述s102中,塑料皿的大小为5cm×5cm×5cm,幼苗数量为1苗/皿。

    3.根据权利要求1所述的一种肉质化相关蛋白质的制备方法,其特征在于,所述s103中,培养箱中的培养条件为:光照密度为600μmol/m2·s,相对适宜湿度为70%-75%,温度保持在25℃-22℃,光照时间和黑暗时间分别为16h和8h。

    4.根据权利要求1所述的一种肉质化相关蛋白质的制备方法,其特征在于,所述s106中,pcr反应采用三步法,程序为:a、94℃3min,b、35循环(94℃30s,55.5℃50s,72℃1min),c、72℃5min。

    5.一种肉质化相关蛋白质在提高杨树抗逆性中的应用,其特征在于,具体包括以下步骤:

    6.根据权利要求5所述的一种肉质化相关蛋白质在提高杨树抗逆性中的应用,其特征在于,所述s201中,培养基为ms固体培养基,含3%蔗糖和7.4g/l琼脂,ph为5.8。

    7.根据权利要求5所述的一种肉质化相关蛋白质在提高杨树抗逆性中的应用,其特征在于,所述s202中,恒温震荡培养的震荡频率为220rpm,震荡过程中所处的温度为28℃。

    8.根据权利要求5所述的一种肉质化相关蛋白质在提高杨树抗逆性中的应用,其特征在于,所述s203中,在25℃黑暗培养条件下共培养2-4d。

    9.根据权利要求5所述的一种肉质化相关蛋白质在提高杨树抗逆性中的应用,其特征在于,所述s206中,用基因特异引物sexth23-cds-f(5’-3’)和sexth23-cds-r(5’-3’)检测阳性植株。

    10.根据权利要求5所述的一种肉质化相关蛋白质在提高杨树抗逆性中的应用,其特征在于,所述s207中,环境条件为光照强度150μmol/m2·s、相对湿度60%-70%、温度为22℃白天/20℃黑夜、光照时间为16h光照/8h黑暗的条件下。


    技术总结
    本发明公开了一种肉质化相关蛋白质的制备方法及其应用,属于肉质化相关蛋白质制备技术领域,具体包括以下步骤:S101、选择金黄饱满的盐角草种子,在培养皿中,用浸透蒸馏水的滤纸在黑暗中发芽3天;S102、用消毒过的沙子将幼苗移栽到塑料皿中;S103、所有植株每天用1/2的Hoagland营养液浇灌,在培养箱中生长。本发明从盐角草中克隆得到编码SeXTH23的基因,在盐处理下表达量发生显著变化,所编码的蛋白定位在内质网上,将其在杨树中超表达可以显著增加叶片的肉质化程度,并提高植物的耐盐性和抗旱性,有利于培育抗逆性更强的植物品种或者改造其它植物的抗逆性。

    技术研发人员:段慧荣,杨红善,崔光欣,田福平,胡宇,路远,张茜,王春梅,朱新强,吴芳,周学辉
    受保护的技术使用者:中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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