本發明專利技術公開一種用于提高植物抗病性的基因及其應用，該基因LeAct1編碼一種胍基丁胺轉移酶,其具有序列表中的SEQ?ID?NO.1的DNA序列，或具有在高嚴謹條件下可與SEQ?ID?NO.1雜交的DNA序列，或編碼與序列表中SEQ?ID?NO.1相同氨基酸序列的DNA序列。將該基因轉化導入受體植物基因組，表達胍基丁胺轉移酶，可以提高受體植物的抗病能力。應用于農業生物技術育種以提高作物抗病性狀，而且可以大大縮短育種周期，提高育種效率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于基因工程領域，具體涉及一種用于提高植物抗病性的基因及其應用。
技術介紹
番茄黃化曲葉病(Tomato yellow leaf curl disease，TYLCD)是番茄生產上的一種極難防治的毀滅性病害，該病首先發現于以色列約旦河一帶，后在世界各地大面積爆發，近年來在中國危害日益嚴重(Antignus&Cohen，1994；Boulton，2003；國艷梅等，2009)。該病由雙生病毒引起，在中國尤以番茄黃化曲葉病毒(Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV)危害最甚(李佳蔚等，2016)。番茄栽培種質資源中缺乏TYLCV抗性基因，目前鑒定的抗性基因Ty-1-Ty-5都來源于近緣野生種。其中Ty-2對病毒復制的抑制作用顯著強于Ty-1/Ty-3，同時3個基因間亦不存在加性效應(李佳蔚等，2016)。通過分子標記輔助育種，可以將Ty-1、Ty-2、Ty-3和Ty-4應用于培育番茄抗病品種，但是這種方法育種周期長，通常需要8-10年，而且轉育過程中難以取出連鎖累贅，影響育種效率。黃萎病的病原菌為大麗輪枝菌(Verticillium dahliae Kleb)，形成的微菌核在土壤中存活長達10年以上；其寄主范圍廣泛，能侵染660多種植物，包括番茄、茄子、馬鈴薯、黃瓜、棉花、煙草、辣椒等重要農業經濟作物(Wilhelm et al,1955；Fradin et al,2006；徐明，2015)。該菌引起病害的控制是農業生產上的重大難題。例如棉花黃萎病俗稱棉花“癌癥”，對棉花生產具有極大危害性，每年減產10-15％，是棉花第一大病害(簡桂良等，2003；Fradin et al,2006；張保龍等,2012)。我國嚴重地區發病率高達80％以上，發病面積達到222-266萬公頃，每年損失高達10多億元(簡桂良等,2007)。至今尚無有效的防治方法。病原菌對植物的侵害是毀滅性的，植物通過長期的進化利用體內產生的次生代謝物防御病原菌的入侵(田文忠等，1998)。羥基肉桂酸酰胺類化合物(HCAAs)是一類非常重要的植物次生代謝物，參與植物的發育以及抗逆過程(Mary M.D.et al,2015)。最近在擬南芥中分離到了HCAAs，其主要是由p-香豆酰胍基丁胺(CouAgm)以及其他HCAAs產物組成，包括阿魏酰胍丁胺(FerAgm)，p-香豆腐胺(CouPtr)和阿魏酰腐胺(FerTre)。它的作用原理其含有的生物堿能抑制真菌菌絲的延長以及聚集在植物細胞壁形成自然阻隔或者增加植物葉片的韌性(Mayama et al,1981；Miyagawa et al.,2014；Schmidt et al.,1998；Ishihara A et al.,2008)。據報道，羥基肉桂酸酰胺聚合物是軟木脂的成分，軟木脂具有強烈的疏水性，能夠有效阻止水分滲透到植物組織中(Bernards et al.,1995)。HCAAs是由生命所必需的胺類物質組成。胍基丁胺酰基轉移酶(ACT)是催化HCAAs生物合成最后一步的酶，胍基丁胺?；D移酶(ACT)傾向于以胍基丁胺作為酰基受體，以p-香豆酰-輔酶A作為?；w。ACT屬于BAHD?；D移酶家族，被定位在胞液。對擬南芥胍基丁胺?；D移酶(AtACT)的的突變體上進行研究，發現該突變體不能積累HCAAs，且易受黑斑病的感染(D'Auria J.C.2006)。證明在擬南芥體內，HCAAs是抵御病原體侵害的重要物質。Muroi A等報道將擬南芥的AtACT轉化蝴蝶草，轉化株中的HCAAs含量顯著升高并對灰霉病抗性提高，但是對于3種食草昆蟲薊馬(Frankliniella occidentalis)，蚜蟲(Aphis gossypii)以及葉螨(Tetranychus ludeni)沒有抗性(Muroi et al.2009)。除擬南芥外，對于其他植物的ACT基因及其功能研究并未見報道(Muroi A et al,2012)。本專利技術通過分析番茄抗感材料的轉錄組，發現番茄的胍基丁胺轉移酶的基因LeACT1在抗病材料中TYLCV侵染后上調，而感病材料中的該基因侵染后下調。對該基因進行序列分析，發現盡管該基因的編碼區在抗感材料中沒有差異，但是它們的啟動子區差異較大，推測正是這種差異造成該基因在抗感材料中誘導表達模式的不同。擬南芥抗黑斑病(Alternaria brassicicola)基因CDK8(CYCLIN-DEPENDENT KINASE8)的抗性作用機制在于其可以和AtACT的啟動子結合并激活其轉錄，從而增加HCAAs的含量(Zhu et al.2014)。同時，通過將LeACT1的啟動子與TYLCV各個基因共注射，證明了該啟動子能夠被這些基因誘導。另外，構建LeACT1的基因沉默載體，分別將抗感番茄材料中的目的基因沉默，并對沉默植株接種TYLCV，15d后沉默植株中的病毒量是對照的30倍，同時，葉片出現扭曲、皺縮等畸形表型。構建LeACT1的過表達載體并轉化煙草，抗性鑒定分析結果表明轉基因植株的TYLCV以及黃萎病抗性顯著提高。參考文獻:Miyagawa H.,Ishihara A.,Nishimoto T.,et al.,Induction of Avenanthramides in Oat Leaves Inoculated with Crown Rust Fungus,Puccinia coronate f.sp.avenae.Bioscience,Biotechnology and Biochemistry,2014.59(12):2305-2306.Schmidt A,Scheel D,Strack D.Elicitor-stimulated biosynthesis of hydroxycinn amoyltyramines in cell suspension cultures of Solanum tuberosum.Planta,1998,205(1):51-55.Ishihara A.,Hashimoto Y.,Tanaka C.,et al.,The tryptophan pathway is involved in the defense responses of rice against pathogenic infection via serotonin production.Plant J,2008.54(3):481-95.Bernards M A,Lopez M L,Zajicek J,et al.Hydroxycinnamic acid-derived polymers constitute the polyaromatic domain of suberin.Journal of Biological Chemistry,1995,270(13):7382-7386.Antignus Y，Cohen S..Complete nucleotide sequence of an infectious clone of a mild isolate of Tomato yellow leaf本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于提高植物抗病性的基因，其特征在于，該基因為：1）序列如SEQ?ID?NO.1所示的DNA序列；或者2）在高嚴謹條件下可與SEQ?ID?NO.1雜交的DNA序列；或者3）編碼與SEQ?ID?NO.1編碼的氨基酸相同序列的DNA序列。
【技術特征摘要】
1.一種用于提高植物抗病性的基因，其特征在于，該基因為：1）序列如SEQ ID NO.1所示的DNA序列；或者2）在高嚴謹條件下可與SEQ ID NO.1雜交的DNA序列；或者3）編碼與SEQ ID NO.1編碼的氨基酸相同序列的DNA序列。2.根據權利要求1所述的用于提高植物抗病性的基因，其特征在于，所述高嚴謹條件為：在0.1×SSPE、 0.1×SSC、0.1％ SDS的溶液中，65℃條件下洗膜。3.一種重組質粒，它包含權利要求1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊郁文，胡節立，張保龍，王金彥，
申請(專利權)人：江蘇省農業科學院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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