一种抗寒LncRNA及其应用

    技术2025-01-21  44


    本发明属于生物,具体涉及一种抗寒lnc rna及其应用。


    背景技术:

    1、木薯具有耐旱、耐贫瘠、高产且不与主要经济作物争地的优点,因此在全球100多个国家和地区广泛种植。我国自引种木薯以来,木薯广泛种植于我国的热带和亚热带区域。木薯的亩产高,木薯块根含有大量的淀粉,是生产淀粉和工业酒精的主要原材料之一。虽然木薯有着诸多的优点,但是木薯起源于南美洲亚马逊河流域,是典型的热带作物,因此种植区域仅限于我国的热带和亚热带区域。木薯对低温极为敏感,低温会造成木薯产量降低,严重的冻害会使木薯死亡绝收,因此温度条件是限制木薯北移的重要因素。传统的杂交育种筛选周期长,经费耗费大,已经不能满足人们对木薯品种的迫切需要,随着高通量技术和基因工程技术在植物研究方面的广泛运用,运用新的技术来研究木薯的抗寒分子机理和培育木薯种质资源能大大加速木薯优质品种的选育。

    2、植物固定的状态决定了其生活方式的静止性,植物主要通过光合作用生产有机质和获取生长发育所需的能量。植物通过产生丙二醛、脯氨酸等物质来响应寒冷和干旱胁迫。在植物应对非生物胁迫时会产生丙二醛,丙二醛可以使质膜过氧化,从而使膜结构受到损害并因此改变膜的通透性,膜的通透性改变会影响细胞正常的生理生化活动,严重的话会使细胞死亡。与之相反脯氨酸含量的提高可以起到保护植物细胞的作用。随着木薯有关冷胁迫研究的不断深入进行,人们对木薯是如何响应低温胁迫也有了初步的了解,然而想要更加深入了解木薯是如何响应低温胁迫及获得更多耐旱耐寒且高产的优质木薯资源,我们还需要加强与国际间研究木薯的科研团队相互合作,更加深入彻底的了解木薯的抗寒机制。不断引进国外高产抗病的木薯资源,不断丰富我国的木薯种质资源库,为木薯的抗寒相关研究提供优质的原始材料。不断筛选木薯中与抗寒相关的基因用分子生物学的方法改造现有木薯品种,争取早日培育出抗寒抗旱又高产的优质木薯品种。在过去对木薯选育耐低温的品种靠常规杂交育种的方法,但常规杂交育种方法存在很多局限性:抗寒性木薯资源缺乏,筛选周期长,实验费用高,杂交种子发芽率低,种种原因造成了杂交育种木薯抗寒品种困难,随着基因工程的不断发展,人们开始利用基因工程和分子生物学等方法对木薯进行育种。

    3、长链非编码rna(long noncoding rna,lncrna)是一类长度大于200 nt且不具备蛋白质编码能力的rna。因为其不编码蛋白质,很长一段时间,人们误以为lncrna是翻译过程中的“噪音”。随着对lncrna的深入研究,发现lncrna是动、植物体内重要的调节子,其可以在转录、翻译、生长发育,参与非生物胁迫等多个水平上调控基因的表达,成为当前研究的热点。本发明通过筛选和分析鉴定出在逆境条件下特异性表达的lncrna ,并成功将该lncrna 插入到木薯基因组中,为lncrna 在木薯体内功能的研究提供了种质资源。通过研究lncrna 在木薯体内如何表达和如何行使功能来了解和发掘其在植物抗寒胁迫中的作用,并获得抗寒的优质木薯植株,可以为木薯种质创新提供优质的种苗。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种抗寒lncrna及其应用。

    2、本发明的第一个方面是提供一种lnc rna对应的基因,命名为lnc rna-3基因,其核苷酸序列如seq id no:1所示。

    3、本发明的第二个方面是提供一种lnc rna,命名为lnc rna-3,其核苷酸序列如seqid no:4所示。所述lnc rna-3是本申请第一个方面所述的lncrna对应的基因转录的rna。

    4、本发明的第三个方面是提供一种重组载体,其包含原始载体和本发明第一个方面所述的基因。

    5、其中,所述原始载体可以采用基因重组领域中常用的载体,例如病毒、质粒等。本发明对此不进行限定。在本发明的一个具体实施方式中,所述原始载体采用pcambia1301载体质粒,但应当理解的是,本发明还可以采用其他质粒、或者病毒等。

    6、优选地,所述原始载体为pcambia1301载体质粒,本发明第一个方面所述的基因位于pcambia1301载体质粒的bamh i和sal i两限制性内切酶位点之间。

    7、本发明的第四个方面是提供如本发明第一个方面所述的基因、或者本发明第二个方面所述的lnc rna、或者本发明第三个方面所述的重组载体在提高植物低温耐受性中的应用。

    8、本发明的第五个方面是提供如本发明第一个方面所述的基因、或者本发明第二个方面所述的lnc rna、或者本发明第三个方面所述的重组载体在提高木薯块根数量和/或重量中的应用。

    9、本发明的第六个方面是提供如本发明第一个方面所述的基因、或者本发明第二个方面所述的lnc rna、或者本发明第三个方面所述的重组载体在延缓木薯块根腐烂中的应用。

    10、本发明的第七个方面是提供如本发明第一个方面所述的基因、或者本发明第二个方面所述的lnc rna、或者本发明第三个方面所述的重组载体在降低木薯块根内h2o2含量中的应用。

    11、本发明的第八个方面是提供一种引物对,其组成为:sense:cgggatccttaatcttttaaattgagaa和antisense :acgcgtcgactccaatgaaatgc atcataa。

    12、本发明的lnc rna对应的基因(命名为lnc rna-3基因)及其转录的lncrna(命名为lnc rna-3)可特异地响应低温胁迫反应。进一步将所述lnc rna-3基因转到木薯中,获得木薯lnc rna-3高表达株系,发现lnc rna-3高表达株系与非转基因株系相比,对低温胁迫更加耐受,同时,lnc rna-3高表达株系的块根数量、重量等增加,尤其是重量增加显著,而且贮藏一周后,转基因株系的块根腐烂程度明显较野生型低,表现出较强的耐储藏特性,块根中h2o2含量也明显低于野生型,表明lnc rna-3及lnc rna-3基因可以提高植物的低温耐受性、植物块根品质等,将来可利用lnc rna-3及lnc rna-3基因对植物进行遗传改良,为提高植物低温耐受性和块根品质等提供有效的资源。



    技术特征:

    1.一种lnc rna对应的基因,其特征在于,命名为lnc rna-3基因,其核苷酸序列如seqid no:1所示。

    2.一种lnc rna,其特征在于,命名为lnc rna-3,其核苷酸序列如seq id no:4所示。

    3.一种重组载体,其特征在于,其包含原始载体和权利要求1所述的基因。

    4.根据权利要求3所述的重组载体,其特征在于,所述原始载体为pcambia1301载体质粒,权利要求1所述的基因位于pcambia1301载体质粒的bamh i和sal i两限制性内切酶位点之间。

    5.如权利要求1所述的基因、或者权利要求2所述的lnc rna、或者权利要求3或4所述的重组载体在提高植物低温耐受性中的应用。

    6.如权利要求1所述的基因、或者权利要求2所述的lnc rna、或者权利要求3或4所述的重组载体在提高木薯块根数量和/或重量中的应用。

    7.如权利要求1所述的基因、或者权利要求2所述的lnc rna、或者权利要求3或4所述的重组载体在延缓木薯块根腐烂中的应用。

    8.如权利要求1所述的基因、或者权利要求2所述的lnc rna、或者权利要求3或4所述的重组载体在降低木薯块根内h2o2含量中的应用。

    9.一种引物对,其特征在于,其组成为:


    技术总结
    本发明提供了一种Lnc RNA对应的基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。本发明还提供了该基因对应转录的Lnc RNA及其应用。本发明的Lnc RNA对应的基因及其转录的Lnc RNA可特异地响应低温胁迫反应,进一步将该基因转到木薯中,发现Lnc RNA高表达株系对低温胁迫更加耐受,块根数量、重量等增加,尤其是重量增加显著,贮藏一周后,块根腐烂程度明显较野生型低,块根中H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;含量也明显低于野生型,表明该Lnc RNA及其基因可以提高植物的低温耐受性和块根品质等,可用来对植物进行遗传改良,为提高植物低温耐受性和块根品质等提供有效的资源。

    技术研发人员:李淑霞,李智博,赵平娟,于晓玲,阮孟斌
    受保护的技术使用者:中国热带农业科学院三亚研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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