小白菜BcLBD37基因在提高植物高温耐受性中的应用

本发明属于分子生物学，具体涉及小白菜bclbd37基因在提高植物高温耐受性中的应用。

背景技术：

1、十字花科是典型的喜凉性蔬菜，对高温胁迫敏感。高温往往会导致其不正常生长，如叶片卷曲、叶色褪绿发黄、未熟抽薹、引起品质和产量下降，严重的甚至会导致死亡(songet al.,2019)。高温环境下，芸薹属的根系受到损伤，活力降低，根长变短，总表面积减少，阻碍植物根系对营养物质的吸收(石庆华等，2006)。

2、不结球小白菜(brassica campestris l.ssp.chinensismakino)属于十字花科芸薹属蔬菜。小白菜起源于中国，富含维生素、矿物质以及膳食纤维，且在中国南北地区都可以生产，生长周期短，易于种植，可周年生产，深受种植者与消费者喜爱(裘少峰，2015)。其最适生长温度在15～20℃。华南地区夏季高温天气不利于小白菜正常生长，导致叶片失水萎蔫、干枯、皱缩、叶缘卷曲；叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉等光合产物下降，生长停滞，产量降低(胡俏强，2011；赵晓东，2013；yu et al.,2023)。

3、转录因子具有调控植物耐热的功能，如bcwrky22瞬时过表达激活了bccat2的表达，通过增强过氧化氢酶(cat)活性减少h2o2在热应激条件下的积累(wang et al.,2023)。侧向器官边界域(lateral organ boundary domain，lbd)转录因子在植物抵抗逆境胁迫(盐、干旱、高温)方面发挥重要功能，如atlbd15、zmlbd2调控下游靶基因abi4的表达，调控植物h2o2稳态，使植物含有较少的mda、h2o2和o2-，增强抗旱性(郭兆来，2020；jiao et al.,2022)。

4、目前针对小白菜抵御高温的抗逆性机制研究相对落后，不仅没有在解决小白菜耐高温问题的措施和手段上取得较明显的突破，而且也没有优良的耐高温小白菜品种，给小白菜在华南地区的周年性生产带来了较大的麻烦，因此，挖掘小白菜的耐热关键基因，解析抵御高温的机理，培育抗高温小白菜品种显得尤为重要。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明的首要目的是提供了一个小白菜高温胁迫相关的转录因子bclbd37。

2、本发明的第二个目的是提供上述转录因子bclbd37在提高(调控)小白菜对高温胁迫耐受性方面的应用。具体而言，所述小白菜bclbd37及其表达产物可提高植物在响应高温、干旱和高盐等不利环境的能力，并响应水杨酸(sa)和赤霉素(ga)的诱导。

3、本发明通过以下技术方案实现上述目的：

4、小白菜bclbd37基因或其表达产物在调控植物高温耐受性中的应用，所述小白菜bclbd37基因的cds序列如seq id no：1所示。优选地，合成小白菜bclbd37基因的引物序列分别如seq id no：2和seq id no：3所示。

5、小白菜bclbd37的序列较为保守，启动子序列在耐热性不同的小白菜品种中具有差异，具有胁迫响应、热响应等多个生物功能的调控元件。优选地，上述小白菜bclbd37的启动子序列可作为耐热育种标记位点的开发应用。更优选地，小白菜bclbd37基因的启动子引物序列分别如seq id no：4和seq id no：5所示。

6、优选地，所述植物为小白菜、油菜或烟草。

7、此外，本申请研究表明，高温(37℃)、干旱(1％peg)和高盐(0.5％nacl)等胁迫处理下都能够诱导bclbd37的显著性上调表达；且高温下，水杨酸(sa)和赤霉素(ga)均可诱导其差异性上调表达。

8、优选的，上述小白菜bclbd37可应用在提高小白菜抵御非生物胁迫中。

9、优选地，所述应用包括提高植物在高温胁迫条件下的抗热能力。

10、优选地，所述应用包括培育在高温胁迫条件下抗热能力增强的植物品种。

11、通过将小白菜bclbd37基因过表达的载体、转基因细胞系或转基因重组菌转化至植物细胞、组织或器官，再将被转化的植物细胞、组织或器官进行培育，得到耐热性转基因植物。上述小白菜bclbd37对提高小白菜耐热能力具有积极作用，可应用到小白菜耐热育种中。

12、本申请研究表明，小白菜bclbd37异源过表达转化烟草后，烟草的耐热能力提高，高温胁迫下，过表达bclbd37植株的相对电导率、mda和h2o2等含量均降低，且nthsp60和nthsp70的表达量提高。当所述植物为烟草时，bclbd37过表达载体的核苷酸序列分别如seqid no：6和seq id no：7所示。

13、此外，本申请研究表明，小白菜bclbd37受到沉默后，小白菜的耐热能力降低，高温胁迫下，沉默植株的相对电导率、mda和h2o2等含量均上升，且bchsp60和bchsp70的表达量降低。

14、因此，本发明还提供一种快速获得小白菜转基因沉默植株的方法，包括以下步骤：

15、(1)构建以bclbd37基因作为靶基因的vigs沉默载体；

16、(2)将构建的vigs沉默载体通过农杆菌介导转化到小白菜中；

17、(3)通过pcr和rt-qpcr等筛选获得阳性转基因植株；

18、其中，所述阳性转基因植物与野生型相比，具有如下性状中的至少一种性状：(a)对高温的抗性变弱；(b)有害物质如mda和h2o2等的含量增多；(c)植物热休克蛋白相关基因的表达受到抑制。

19、与现有技术相比，本发明的优点及有益效果是：

20、本发明通过小白菜bclbd37的基因沉默和过表达影响植物对高温胁迫的抗性。在对高温的响应过程中，bclbd37影响了植物的膜系统、氧化物清除系统，也介导了关键的高温调节因子，如热休克蛋白。因此，bclbd37参与了植物抵御高温的过程，为小白菜耐热品种的选育提供了一个潜在的有价值的目标，可在未来带来可观的经济效应。

技术特征：

1.小白菜bclbd37基因或其表达产物在调控植物高温耐受性中的应用，其特征在于，所述小白菜bclbd37基因的cds序列如seq id no：1所示。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，合成小白菜bclbd37基因的引物序列分别如seq id no：2和seq id no：3所示；合成小白菜bclbd37基因的启动子引物序列分别如seqid no：4和seq id no：5所示。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物为小白菜、油菜或烟草。

4.根据权利要求1或3所述的应用，其特征在于，所述应用包括提高植物在高温胁迫条件下的抗热能力。

5.根据权利要求1或3所述的应用，其特征在于，所述应用包括培育在高温胁迫条件下抗热能力增强的植物品种。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，通过将小白菜bclbd37基因过表达的载体、转基因细胞系或转基因重组菌转化至植物细胞、组织或器官，再将被转化的植物细胞、组织或器官进行培育，得到耐热性转基因植物。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，当所述植物为烟草时，过表达载体为pc1300:bclbd37，过表达载体的引物序列分别如seq id no：6和seq id no：7所示。

8.小白菜bclbd37基因在筛选降低小白菜对高温胁迫的耐受的生物制品中的应用，其特征在于，所述生物制品对bclbd37基因具有抑制作用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述功能产品具有下调bclbd37基因的表达、转录、或其表达产物的功能。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，通过以下步骤获得小白菜转基因沉默植株，包括以下步骤：

技术总结本发明属于分子生物学技术领域，具体公开了小白菜(Brassica campestris L.ssp.chinensis Makino)的BcLBD37基因在提高植物高温耐受性方面的应用。本发明从小白菜转录组中筛选获得一个热相关转录因子BcLBD37，通过BcLBD37的基因沉默和过表达实验，首次鉴定了其调控小白菜抵御高温胁迫的作用。BcLBD37的表达响应高温、干旱和盐胁迫的诱导，并且受水杨酸和赤霉素等激素的影响。在高温胁迫中，BcLBD37影响了小白菜的相对电导率、丙二醛、过氧化氢和叶绿素的变化，并且介导了小白菜的高温调节因子，如热休克蛋白BcHSP60和BcHSP70。因此，BcLBD37作为一个正向调控因子，参与了小白菜抵御高温的过程，为选育植物耐热品种提供了一个高价值的基因资源。技术研发人员：曹必好,耿佳慧,颜爽爽,邱正坤,余炳伟受保护的技术使用者：华南农业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10