本发明专利技术公开了一种与植物抗氧化能力相关的ALT1蛋白及其编码基因与应用。本发明专利技术公开一种蛋白，为如下(1)或(2)所示：(1)SEQ ID No.4所示的蛋白；(2)将SEQ ID No.4所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且功能相同的蛋白质。本发明专利技术证明ALT1基因的表达抑制可以显著提高植物的抗氧化胁迫能力和根系活力。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种与植物抗氧化能力相关的ALT1蛋白及其编码基因与应用。本专利技术公开一种蛋白，为如下(1)或(2)所示：(1)SEQ ID No.4所示的蛋白；(2)将SEQ ID No.4所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且功能相同的蛋白质。本专利技术证明ALT1基因的表达抑制可以显著提高植物的抗氧化胁迫能力和根系活力。【专利说明】与植物抗氧化能力相关的ALT1蛋白及其编码基因与应用
本专利技术涉及一种与植物抗氧化能力相关的ALT1蛋白及其编码基因与应用，属于 生物
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技术介绍
干旱、盐碱、低温、重金属等非生物胁迫会导致植物细胞内R0S增加。由于R0S的 过量积累会产生氧化胁迫，因此，植物为了应对复杂的外界环境，在进化过程中形成了复杂 的R0S平衡调控机制。 在正常外界环境条件下，氧分子处于不太活泼的氧化状态。但是，当植物遭受病 虫、干旱、盐碱、重金属、UV等生物或非生物胁迫时，植物体内电子传递和氧化还原动态平衡 被破坏，细胞内产生的电子很容易使氧化态的氧转变为还原态的氧，产生超氧阴离子（〇 2〇、 羟自由基（· 0H)、单线态氧（102)和过氧化氢（H202)等物质，这些物质被统称为活性氧 (reactive oxygen species, ROS)〇 植物对非生物胁迫的耐性与自身的抗氧化胁迫能力密切相关，水稻中一些基因通 过调控R0S的平衡在应对外界环境胁迫中发挥重要的作用。例如，DST通过调节与H 202平衡 相关基因的表达调控体内H202的积累。DST功能的丧失抑制了 H202清除相关基因的表达，导 致H202在保卫细胞中积累，促使气孔关闭，减少干旱胁迫下水分的流失，从而提高耐旱性。 Ning等的研究发现，DSM1可能参与了 R0S平衡的调控。甲基紫精（methyl viologen，MV) 胁迫处理和3, 3'一二氨基联苯胺（3, 3'-diaminobenzidine, DAB)染色结果都表明dsml对 氧化胁迫更加的敏感。由此可以推测DSM1可能是通过调节R0S的清除而在水稻的耐旱性 中发挥作用。Du等研究表明DSM2主要通过调控叶黄素的循环和ΑΒΑ的合成在水稻耐旱和 抗氧化胁迫中发挥功能。用DAB染色观察sikl、RNAi和过量表达的转基因株系在盐胁迫后 的H 202积累情况，发现sikl和RNAi株系受到的氧化伤害程度显著高于过量表达的转基因 株系，表明SIK1主要通过增强植株的抗氧化胁迫能力在水稻耐盐中发挥作用。 研究结果表明，植物对氧化胁迫的损伤防御分为3个层次：阻止活性氧的产生、过 量活性氧的清除以及损伤DNA的修复。 关于水稻ALT1基因在植物抗氧化胁迫能力和根系活力中的研究还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与植物抗氧化能力相关的ALT1蛋白及其编码基因与应 用。 本专利技术提供一种蛋白，为如下（1)或（2)所示： (l)SEQ ID No. 4 所示的蛋白； (2)将SEQ ID No. 4所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或 缺失和/或添加且功能相同的蛋白质。 上述蛋白的编码基因也属于本专利技术的保护范围。 上述编码基因中，所述编码基因为如下中至少一种： 1) SEQ ID No. 3 所示的 DNA 分子； 2)在严格条件下与1)限定的DNA分子杂交且编码所述蛋白质的DNA分子； 3)与1)或2)限定的DNA分子具有90%以上的同一性且编码所述蛋白质的DNA 分子。 含有上述任一所述编码基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也属于 本专利技术的保护范围。 一种提高植物抗氧化胁迫能力的方法也属于本专利技术的保护范围，是将植物中的所 述蛋白的编码基因敲除。 一种提高植物根系活力的方法也属于本专利技术的保护范围，是将植物中的所述蛋白 的编码基因敲除。 上述任一所述的方法中，所述敲除是将所述蛋白的编码基因（即SEQ ID No. 3所 示的DNA分子）自5'末端起第3037位碱基进行缺失。 上述任一所述的方法中，所述植物为水稻。 上述蛋白、上述任一所述的编码基因作为靶点在提高植物抗氧化胁迫能力中的应 用也属于本专利技术的保护范围。 上述蛋白、上述任一所述的编码基因作为靶点在提高植物根系活力中的应用也属 于本专利技术的保护范围。 上述任一所述的应用中，所述植物为水稻。 在本专利技术的altl突变体背景下，50个与氧化胁迫相关的差异表达基因涵盖了植 物应对氧化胁迫损伤防御的所有3个层次，揭示了 ALT1在调控氧化胁迫损伤防御中起着非 常重要的作用。并且，进一步通过氧化胁迫处理证实了 ALT1基因的突变使植株获得了更强 的抗氧化胁迫能力，从而使突变体植株的根系能够维持较强的活力。 本专利技术提供的ALT1基因的表达抑制可以显著提高植物的抗氧化胁迫能力和根系 活力。 【专利附图】【附图说明】 图1为altl突变体与野生型植株在突变位点附近序列的测序结果比较。 图2为altl突变体和野生型植株的氧化胁迫响应分析。 图3为碱胁迫下altl突变体和野生型植株的根系活力研究。 【具体实施方式】 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。 水稻空育131 (Oryza sativa L. ssp. Japonica)在文献"董德龙，霍志军，潘晓琳， 黄玉福.空育131不同密度对产量关系的影响。《农业与技术》2008年第5期中公开过， 公众可从中国科学院遗传与发育生物学研究所获得。 实施例1、ALT1基因的获得 一、设计并合成如下引物 上游引物：5, -atggaggaagcggcggcggcgg-3'（SEQ ID No. 1) 下游引物：5，-ctaaaccataaacaaatagttca-3'（SEQ ID No. 2) 二、提取空育131的总RNA，并反转录为cDNA，以cDNA为模板，以步骤一的上游引 物和下游引物为引物进行PCR扩增，得到PCR扩增产物，即为ALT1的编码基因序列，如SEQ ID No. 3所示，ALT1蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No. 4所示。 实施例2、altl突变体的制备 以空育131为母本、以NaN3为诱变剂，以ImM NaN3的水溶液浸泡6小时，水洗10 分钟，25°C催芽1天，播种得到Ml群体，进一步建立大约有100, 000个单株的M2突变体库。 通过对M2突变体库进行pH9. 5的NaHC03-Na0H缓冲液处理筛选，得到一个可耐受高碱胁迫 的突变体，将其命名为altl突变体。通过图位克隆及互补实验，鉴定到altl突变体，证明 altl突变体仅在ALT1基因发生突变，altl突变体与野生型植株空育131中ALT1基因在突 变位点附近序列的测序结果比较如图1所示，与野生型植株空育131相比，altl突变体中 ALT1编码基因 （SEQ ID No. 3所示的DNA分子）自5'末端起第3037位碱基G缺失，尽管该 碱基的缺失并不影响本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蛋白，为如下(1)或(2)所示：(1)SEQ ID No.4所示的蛋白；(2)将SEQ ID No.4所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且功能相同的蛋白质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚善国，王汝慈，郭明欣，刘小强，汪月明，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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