甲硫氨酸合成酶基因MSs及其应用

甲硫氨酸合成酶基因mss及其应用
技术领域
1.本发明属于生物技术领域，具体涉及甲硫氨酸合成酶基因mss及其应用。


背景技术：

2.随着全球气候变化和不合理的农业生产，土壤盐碱化逐渐成为造成作物减产/绝产和限制土地利用的主要非生物胁迫。同时，在我国广袤的沿海区域还存在着大面积的盐碱土地尚待开发。因此，提高植物在盐碱环境中的生存能力，对实现农业可持续发展、增加土地可耕种面积和保障我国粮食安全具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种与植物耐盐性相关的基因，利用该基因通过生物技术可以提高植物的耐盐性，为提供耐盐新品种提供物质和理论基础。
4.本发明采用的技术方案是：一种甲硫氨酸合成酶基因mss，该基因的核苷酸序列为seq id no.1-17中的任一种。
5.优选地，本发明还提供一种提供了所述甲硫氨酸合成酶基因mss的编码蛋白，其氨基酸序列为seq id no.18-34中的任一种。
6.优选地，本发明还提供了所述甲硫氨酸合成酶基因mss在培育抗盐植物新品种中的应用。
7.优选地，本发明还提供了所述甲硫氨酸合成酶基因mss的编码蛋白在合成甲硫氨酸中的应用。
8.优选地，本发明还提供了一种培育抗盐植物新品种的方法，包括：构建所述甲硫氨酸合成酶基因mss的过表达载体，并将其通过稳定遗传转化的方式转化到植物中，筛选获得盐胁迫抗性增强植物新品种。
9.优选地，本发明还提供了另一种培育抗盐植物新品种的方法，包括：采用基因编辑手段，编辑所述甲硫氨酸合成酶基因mss的启动子区，筛选这些基因的超表达基因编辑系，获得具有抗盐性的新品系。
10.优选地，本发明还进一步提供了一种所述甲硫氨酸合成酶基因mss的表达载体。
11.本发明通过分子生物学的手段对作物耐盐的分子机制进行深入研究，筛选和鉴定调控盐胁迫有关的基因，对培育耐盐新品种具有重要作用。本发明通过对大豆、玉米、水稻和拟南芥盐处理后的基因表达进行分析，发现并鉴定了抗盐胁迫相关基因mss。在拟南芥中，突变mss基因能够降低拟南芥的抗盐性，用这些基因编码蛋白酶促反应的最终合成产物甲硫氨酸处理水稻和大豆能够显著提高植物的耐盐性。
12.本发明具有的有益效果是：1、本发明提供的甲硫氨酸合成酶基因mss的主要作用体现在可提高植物抗盐性，为培育抗盐新品种提供了宝贵的基因资源，可广泛用于抗盐新品种的选育。
13.2、利用本发明中所提供的甲硫氨酸合成酶基因mss产生的遗传改良植物能够整合
到常规育种中，为作物的新品种培育提供新的种质资源。
附图说明
14.图1为大豆、玉米、水稻和拟南芥mss基因进化树和蛋白多序列比对；图2为mss基因在甲硫氨酸合成通路中的作用；图3为qrt-pcr检测盐胁迫对大豆、玉米、水稻甲硫氨酸合成酶基因mss表达的诱导；图4为拟南芥mss基因突变体的萌发具有盐胁迫敏感的表型；其中，a为种子的萌发表型；b为种子的萌发率；图5为拟南芥mss基因突变体的根长具有盐胁迫敏感的表型；其中，a为根长的表型；b为根长的统计。
具体实施方式
15.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
16.实施例1 大豆、玉米、水稻和拟南芥甲硫氨酸合成酶基因mss的鉴定和获得以拟南芥ms1蛋白序列作为参考序列，在美国国家生物技术信息中心（ncbi）网站用使用blast工具对大豆、玉米和水稻中的ms同源基因进行鉴定，共鉴定到7个大豆ms同源基因（gmms1-7），5个玉米ms同源基因（zmms1-5），2个水稻ms同源基因（osms1-2）和3个拟南芥ms同源基因（atms1-3）。使用mega11软件，采用邻接法对大豆、玉米、水稻和拟南芥mss基因进行进化树分析，如图1中a，使用jalview软件对大豆、玉米、水稻和拟南芥mss蛋白进行蛋白多序列比对，如图1中b。mss基因在甲硫氨酸合成通路中的作用如图2所示。
17.实施例2盐胁迫处理对大豆、玉米、水稻甲硫氨酸合成酶基因mss表达的影响将生长10天的大豆、玉米、水稻和拟南芥幼苗，使用水和150 mm氯化钠处理2小时，取0.1g左右的植物样品，用吸水纸吸干后放在液氮中迅速冷冻。加入钢珠在超声破碎机中震荡破碎（35 hz, 30秒,两次），加入1 ml裂解液rz，震荡混匀，静止10分钟；加入200 ul氯仿，剧烈震荡15秒，放置3分钟，4度条件下，12000转离心10分钟；取上层水相，然后加入250 ul无水乙醇，混匀后转移至吸附柱cr3，4度条件下，12000转离心30秒；向吸附柱加入500 ul去蛋白液rd，4度条件下，12000转离心30秒；向吸附柱加入500 ul漂洗液rw，静止2分钟，4度条件下，12000转离心30秒；去除液体后，4度条件下，12000转离心2分钟；将吸附柱cr3晾干5分钟左右，加50 ul rnaase-free水，4度条件下，12000转离心2分钟。使用4
×
gdna wiper mix配置体系去除基因组dna，加入5
×
hiscript
ꢀⅲꢀ
qrt supermix反转录合成cdna。使用sybr green mix配置荧光定量pcr体系，使用biorad实时荧光定量pcr仪检测这些基因在氯化钠处理前后的表达变化，各基因的实时荧光定量pcr引物如表1所示。
18.表1 实施例2中实时荧光定量pcr的引物序列
19.检测结果发现，大豆甲硫氨酸合成酶基因gmms1-7、水稻甲硫氨酸合成酶基因osms1、玉米甲硫氨酸合成酶基因zmms1-3、拟南芥甲硫氨酸合成酶基因atms2均能被盐处理激活，这些甲硫氨酸合成酶基因的激活能促进内源性甲硫氨酸的合成，如图3所示。
20.实施例3 拟南芥甲硫氨酸合成酶基因mss突变体的萌发具有盐敏感的表型将野生型和mss的突变体的种子分别点种在正常1/2 ms培养基和含有125 mm nacl的1/2 ms培养基中，4度黑暗处理后，放置在培养室环境中，每隔12小时统计种子的萌发率。如图4中a和b所示，在125 mm nacl的条件下，ms1-ms3突变体的萌发比野生型对盐敏
感，表明甲硫氨酸合成酶突变体mss不耐盐。
21.实施例4 拟南芥甲硫氨酸合成酶基因mss突变体根长具有盐敏感的表型将在正常1/2 ms培养基中萌发后4天的野生型和甲硫氨酸合成酶突变体ms1-ms3转移至含有125 mm nacl的1/2 ms培养基中生长七天，根的生长状态和根的生长统计。如图5中a和b所示，在125 mm nacl的条件下，ms1-ms3突变体根的生长比野生型对盐敏感，表明甲硫氨酸合成酶突变体mss不耐盐。


技术特征：
1.甲硫氨酸合成酶基因mss，其特征在于：其核苷酸序列为seq id no.1-17中的任一种。2.甲硫氨酸合成酶基因mss的编码蛋白，其特征在于：其氨基酸序列为seq id no.18-34中的任一种。3.如权利要求1所述的甲硫氨酸合成酶基因mss在培育抗盐植物新品种中的应用。4.如权利要求2所述的甲硫氨酸合成酶基因mss的编码蛋白在甲硫氨酸合成中的应用。5.一种培育抗盐植物新品种的方法，其特征在于，包括：构建如权利要求1所述的甲硫氨酸合成酶基因mss的过表达载体，并将其通过稳定遗传转化的方式转化到植物中，筛选获得盐胁迫抗性增强植物新品种。6.一种培育抗盐植物新品种的方法，其特征在于，包括：采用基因编辑手段，编辑如权利要求1所述的甲硫氨酸合成酶基因mss的启动子区，筛选这些基因的超表达基因编辑系，获得具有抗盐性的新品系。7.一种如权利要求1所述的甲硫氨酸合成酶基因mss的表达载体。

技术总结
本发明属于生物技术领域，具体涉及甲硫氨酸合成酶基因MSs及其应用。甲硫氨酸合成酶基因MSs，该基因的核苷酸序列为SEQ ID NO.1-17中的任一种。本发明提供的甲硫氨酸合成酶基因MSs的主要作用体现在可提高植物抗盐性，为培育抗盐新品种提供了宝贵的基因资源，可广泛用于抗盐新品种的选育。利用本发明中所提供的甲硫氨酸合成酶基因MSs产生的遗传改良植物能够整合到常规育种中，为作物的新品种培育提供新的种质资源。的种质资源。的种质资源。


技术研发人员：丁兆军 李科 田会玉 史本慧
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/25