橡胶树死皮相关蛋白HbMC2及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了橡胶树死皮相关蛋白HbMC2及其编码基因与应用。本发明专利技术所提供的橡胶树死皮相关蛋白HbMC2为如下A1)或A2)：A1)氨基酸序列为序列表中序列1所示的蛋白质；A2)在序列1的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的具有相同功能的由A1)衍生的蛋白质。实验证明，HbMC2编码基因过表达会促进氧化胁迫下细胞的死亡，降低生物对氧化胁迫的抗性。HbMC2编码基因的表达与橡胶树死皮发生密切相关，HbMC2及其编码基因可作为橡胶树死皮防治的重要靶标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物
中橡胶树死皮相关相关蛋白HbMC2及其编码基因以及二者在调控细胞死亡、氧化胁迫抗性及橡胶树死皮发生中的应用。
技术介绍
巴西橡胶树(HeveabrasiliensisMuell.Arg.)因具有橡胶含量高、质量好、经济寿命长、易采收等独特优点而成为天然橡胶的主要来源。我国是世界第一大天然橡胶消费国，年消费量高达370万吨。由于我国属于非传统植胶区，植胶区域有限，我国年产胶量不到80万吨，自给率不足22％。在植胶土地面积有限的情况下，要保障天然橡胶供给能力，就必须大幅提高单位面积的橡胶产量。在影响单产的因素中，死皮是主要限制性因子之一。目前，世界各植胶国胶园死皮率在20％～50％之间，年产量损失高达15％～20％(Venkatachalam等，2010)。鉴于死皮对天然橡胶产业的严重影响，提高单产必须解决死皮问题，而阐明死皮发生机制是解决死皮问题的前提，开展橡胶树死皮发生机制及防控研究具有重要的理论和应用价值。巴西橡胶树的树皮是由维管形成层向外分化形成的，具有韧皮射线、韧皮薄壁细胞、筛管、伴胞、韧皮纤维等基本组织的结构。作为最主要的产胶植物，橡胶树的树皮具有一种特化的产胶组织—乳管。在天然橡胶生产中，人们通过切割橡胶树树皮中的乳管，收集由割线排出的胶乳，作为提炼天然橡胶的原料。橡胶树死皮(TappingPanelDryness，TPD)的症状为割线排胶减少或完全停排。割胶对橡胶树来说是一种不可避免的机械伤害。橡胶树死皮的成因十分复杂，它既可以自发产生，也可以通过各种内外因素诱导产生，割胶强度过大、长期和过度使用乙烯利刺激排胶会导致橡胶树死皮的发生，研究发现死皮橡胶树中活性氧水平升高。研究者曾从病理、生理、遗传、土壤和生化等方面进行了探索与研究，但其发生机制仍不清楚。目前，死皮被认为是一种由过度割胶和强乙烯刺激引起的、复杂的生理综合症(范思伟和杨少琼，1995)。近年来，随着分子生物学和相关基因工程技术在橡胶树生理生化研究中的应用，对橡胶树死皮发生机制的研究取得了初步进展，推测活性氧代谢、泛素-蛋白酶体途径、细胞程序化死亡(ProgramedCellDeath，PCD)、茉莉酸生物合成及橡胶生物合成途径等基因表达改变与橡胶树死皮发生有关。Chen等(2003)在橡胶树树皮中鉴定并克隆死皮相关基因HbMyb1，该基因可能是细胞程序化死亡的负调控因子，并提出“橡胶树死皮是一种细胞程序化死亡现象”的观点。Peng等(2011)进一步研究表明：与健康橡胶树相比，死皮橡胶树乳管细胞具有细胞程序化死亡的典型特征，在烟草中超量表达HbMyb1可抑制逆境诱导的细胞死亡。Venkatachalam等(2007)、Li等(2010；2012)和覃碧等(2012)利用抑制性差减杂交及基因芯片技术对死皮和健康橡胶树胶乳或树皮间基因表达差异进行分析，发现大量与细胞程序化死亡途径相关的基因在二者之间差异表达，证明细胞程序化死亡在橡胶树死皮发生过程中扮演重要角色。研究细胞程序化死亡途径中重要基因在橡胶树死皮发生中的作用将有助于死皮发生的分子机制的解析，并能为橡胶树死皮防控提供重要的靶标基因。在动物细胞程序化死亡过程中，半胱天冬蛋白酶(cysteine-dependentaspartate-specificproteases,caspase)起着关键作用(LamandZhang，2012)。研究显示，有些植物能够产生类似caspase活性的物质，并且这种酶活性调控着细胞程序化死亡过程。尽管如此，在植物中并没有找到与caspase同源的蛋白质，但是发现有一类含有caspase结构域(caspasedomain)的类半胱天冬蛋白(caspase-likeprotein)，称为metacaspase(MC)。Metacaspases存在于蓝藻、真菌、酵母和高等植物中(Jiang等，2010)。根据caspase-like功能区的序列相似性和序列结构，metacaspases可以分成2种类型，即I型和II型(Uren等，2000)。除均含有与caspase大亚基相似的约150个氨基酸的保守区域及在C末端存在的与caspase小亚基相似的第二保守区域外，来自植物和真菌的I型metacaspase蛋白N端的prodomain含有1个特定的氨基酸模体(motif，通常是富含脯氨酸的重复模体(proline-richrepeatmotif)或者锌指模体(zincfingermotif)。这一锌指结构与植物超敏反应相关的蛋白LSD-1相似。植物中II型metacaspase没有prodomain，但是在p20和p10两个亚单位之间插入了一个长约200个氨基酸残基的片段(马聪和孔维文，2012)。尽管metacaspase没有表现出类caspase活性，但它们仍然在植物细胞程序化死亡过程中发挥作用(Zhang和Lam，2011)。Hoeberichts等(2003)在灰葡萄孢菌引起的番茄叶片超敏反应中观察到II型metacaspase基因LeMCA1表达量明显升高，说明metacaspase参与了植物抗病的超敏反应。在烟草中，超量表达metacaspase基因NbMC1能增强烟草对毁灭炭疽菌的抗性(Hao等，2007)。欧洲云杉II型metacaspase的下调能抑制其胚胎形成时期胚柄细胞的细胞程序化死亡过程(Suarez等，2004)。拟南芥基因组中共存在9个metacaspase基因，其中，两个I型metacaspase基因(AtMC1和AtMC2)已被证实能调控细胞程序化死亡过程，AtMC1是正调控因子，而AtMC2是负调控因子(Coll等，2010)。Watanabe和Lam(2011)证明在生物和非生物胁迫诱导的拟南芥细胞程序化死亡中，AtMC4都发挥着正调控因子的作用。小麦中该基因的同源基因TaMC4也被证实调控了条锈菌诱导的细胞程序化死亡过程(Wang等，2012)。拟南芥II型metacaspase基因AtMC8在UVC和H2O2介导的细胞程序化死亡过程中表达上调，该基因的缺失会减弱细胞死亡，推测AtMC8参与了氧胁迫诱导的拟南芥细胞程序化死亡过程(He等，2008)。Ahmad等(2012)也发现玉米II型metacaspase基因的表达及活性受臭氧胁迫及衰老的诱导，metacaspase介导的蛋白质水解在叶片应对臭氧胁迫及年龄诱导的衰老中起重要作用。拟南芥metacaspase基因AtMC9则特异的在发育的木质部中表达，参与木质部细胞死亡调控(Bollhoner等，2013)。这些研究结果表明，met本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与橡胶树死皮相关的蛋白质，是如下A1)或A2)：A1)氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质；A2)在序列1的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的具有相同功能的由A1)衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种与橡胶树死皮相关的蛋白质，是如下A1)或A2)：
A1)氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质；
A2)在序列1的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到
的具有相同功能的由A1)衍生的蛋白质。
2.与权利要求1所述蛋白质相关的生物材料，为下述B1)至B12)中的任一种：
B1)编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子；
B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体；
B4)含有B2)所述表达盒的重组载体；
B5)含有B1)所述核酸分子的重组微生物；
B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物；
B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物；
B8)含有B4)所述重组载体的重组微生物；
B9)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；
B10)含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
B11)含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系；
B12)含有B4)所述重组载体的转基因植物细胞系。
3.根据权利要求2所述的生物材料，其特征在于：B1)所述核酸分子为如下b1)或b2)
或b3)或b4)的基因：
b1)核苷酸序列是序列表中序列2的第98-1183位的cDNA分子或DNA分子；
b2)核苷酸序列是序列表中序列2的cDNA分子或DNA分子；
b3)与b1)或b2)限定的核苷酸序列具有90％以上同一性，且编码权利要求1所述蛋白
质的cDNA分子或基因组DNA分子；
b4)在严格条件下与b1)或b2)限定的核苷酸序列杂交，且编码权利要求1所述蛋白质
的cDNA分子或基因组DNA分子。
4.权利要求1所述蛋白质或权利要求2或3所述生物材料在如下C1)-C5)中任一种的应
用：
C1)调控细胞死亡；
C2)调控生物氧化胁迫抗性；
C3)调控橡胶树死皮发生；
C4)选育死皮发生率降低的橡胶树品种；
C5)制备橡胶树死皮的防治产品。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述细胞为下述c1)-c4)中任一种：
c1)微生物细胞；
c2)植物细胞；
c3)酵母细胞；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，邓治，李德军，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院橡胶研究所，
类型：发明
国别省市：海南;66