植物耐逆性相关蛋白及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种植物耐逆性相关蛋白及其编码基因与应用。本发明专利技术所提供的蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质；(b)将(a)所限定的蛋白质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，且与植物耐逆性相关的蛋白质。本发明专利技术为提高植物的耐逆性提供了一条经济、快速、有效的途径；本发明专利技术在农业领域将具有广阔的应用和市场前景，为将来基因工程改良作物耐逆性提供了重要的候选基因。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于基因工程领域，涉及一种植物耐逆性相关蛋白及其编码基因与应用。
技术介绍
干旱、盐碱、极端温度等非生物胁迫对作物的生长造成了严重地威胁，对植物产生一系列的形态学，生理生化状态及分子水平的影响，引起植株生长发育迟缓，严重时甚至引起不可逆伤害，甚至导致整个植株提前死亡，极大地影响作物的产量。在世界范围内，非生物逆境是造成作物减产的主要原因，平均每年占据作物减产的50％。在逆境胁迫条件下，植物作为一个复杂的生物系统，往往产生一系列形态、生理生化、分子、基因以及代谢产物等水平的变化，从而对逆境产生一定的抗性或耐性。由于植物是固着生物，面对不良环境时不能通过移动位置来躲避逆境。为了生存，植物进化出一系列提高逆境胁迫抗性或耐性策略。有关植物抗逆、耐逆性的研究一直是植物学领域的研究热点。通过传统的育种技术改良植物的抗逆性、耐逆性难度相对较大，不能很好的得到更多优良的抗逆、耐逆品种。而随着分子生物学技术的发展，以及对植物抗逆、耐逆分子机制的深入研究，分子水平抗逆(耐逆)基因工程取得重大进展。目前，采用转基因等基因工程手段向植物导入外源耐逆性基因已成为改良植物耐逆性的新途径之一。研究植物抗逆、耐逆分子调控网络以及培养出更多优良耐旱品种具有非常广阔的前景和十分重要的意义。在逆境胁迫条件下，植物可以通过一系列的生理、生化变化和形态变化，对逆境胁迫产生一定的适应。液泡是植物细胞特有的膜包被的泡状结构，在成熟的细胞中占细胞体积的90％以上。在逆境胁迫条件下，植物体通过液泡调节细胞渗透压，维持细胞内水分平衡，积累和贮存养分、多种代谢产物及有毒物质，在逆境胁迫条件下达到物质能量代谢、生长和发育的平衡。V-ATPase(液泡V-型ATP合酶)是液泡上的重要酶类，与跨液泡膜的物质转运有密切关系，V-ATPase依靠水解ATP产生的能量转移质子从而产生跨膜的电化学梯度并调节细胞内外的pH值，促进细胞质中的Na+等转移到液泡中并积累，消除Na+对细胞的毒害。因此，V-ATPase在植物的抗逆胁迫反应过程中具有极其重要的作用。V-ATPase由多个亚基组成，空间结构呈现“球茎”结构。突出膜外的部分称为V1，膜内部分称为V0。V1部分大约有8种亚基组成，根据分子量大小分别命名为A～H，V0部分大约由三种亚基构成。其中V1部分的E亚基是一个具有丰富带电残基的亲水性蛋白，在V-ATPase蛋白的组装过程中具有关键作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种植物耐逆性相关蛋白及其编码基因与应用。本专利技术所提供的蛋白质，名称为高粱液泡ATP合酶E亚基蛋白(SbATPase-E)，来源于高粱(SorghumbicolorL.)，是如下(a)或(b)：(a)氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质；(b)将(a)所限定的蛋白质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，且与植物耐逆性相关的蛋白质。为了便于所述蛋白质的纯化，可在由序列表中序列1的氨基酸残基序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如下表所示的标签。表：标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述(b)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的蛋白质的编码基因可通过将序列表中序列2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变。编码所述蛋白质的核酸分子也属于本专利技术的保护范围。所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA，如mRNA、hnRNA或tRNA等。在本专利技术的一个实施例中，所述核酸分子具体为编码所述蛋白质的基因；所述基因可为如下1)至4)中任一所述的DNA分子：1)核苷酸序列为序列表中序列2的第152-757位的DNA分子；2)核苷酸序列为序列表中序列2的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA分子杂交且编码所述蛋白质的DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA分子具有90％以上同源性且编码所述蛋白质的DNA分子。上述严格条件可为用6×SSC，0.5％SDS的溶液，在65℃下杂交，然后用2×SSC，0.1％SDS和1×SSC，0.1％SDS各洗膜一次。其中，序列2由1016个核苷酸组成，第152-757位为ORF，编码序列表中序列1所示的蛋白质。含有上述核酸分子的重组载体、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。所述重组载体可为重组表达载体，也可为重组克隆载体。所述重组表达载体可用现有的植物表达载体构建。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等，如pGreen0029、pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、pBI121、pBin19、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表达载体。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端。使用所述基因构建重组表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，例如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、泛素基因Ubiquitin启动子(pUbi)、胁迫诱导型启动子rd29A等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用重组表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。也可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。在本专利技术的实施例中，所述重组表达载体中启动所述基因转录的启动子具体为35S启动子。更为具体的，所述重组表达载体为在pCAMBIA3301载体的酶切位点BglII和BstEⅡ之间插入序列表中序列3所示DNA片段后得到的重组质粒。所述表达盒由能够启动所述基因表达的启动子，所述基因，以及转录终止序列组成。所述转基因细胞系为非繁殖材料。所述蛋白质或所述核酸分子或所述重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在如下(a1)或(a2)中的应用也属于本专利技术的保护范围：(a1)调控植物耐逆性；(a2)选育耐逆性提高的植物品种。在本专利技术中，所述调控植物耐逆性体现在：在所述植物体内，若所述蛋白质的表达量在一定范围内，表达量越高，则所述植物的耐逆性越强；若所述蛋白质的表达量越低，则所述植物的耐逆性越弱。在本专利技术中，所述选育耐逆性提高的植物品种的方法，具体可包括将所述蛋白质表达量较高的植株作为亲本进行杂交的本文档来自技高网...

【技术保护点】
蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质；(b)将(a)所限定的蛋白质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，且与植物耐逆性相关的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质；(b)将(a)所限定的蛋白质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，且与植物耐逆性相关的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子。3.根据权利要求2所述的核酸分子，其特征在于：所述核酸分子是编码权利要求1所述蛋白质的基因；所述基因是如下1)至4)中任一所述的DNA分子：1)核苷酸序列为序列表中序列2的第152-757位的DNA分子；2)核苷酸序列为序列表中序列2的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA分子杂交且编码权利要求1所述蛋白质的DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA分子具有90％以上同源性且编码权利要求1所述蛋白质的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。5.根据权利要求4所述的重组载体，其特征在于：所述重组载体为重组表达载体或重组克隆载体。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王天宇，张登峰，张静，石云素，宋燕春，李永祥，李春辉，黎裕，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11