本发明专利技术公开了一种与植物抗旱性相关的蛋白及其编码基因与应用。该蛋白，是如下（ａ）或（ｂ）的蛋白质：（ａ）由序列表中序列２所示的氨基酸序列组成的蛋白质；（ｂ）将序列表中序列２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／或添加且与增强植物抗旱性相关的由（ａ）衍生的蛋白质。本发明专利技术从谷子中克隆的抗旱基因可用于抗旱农作物的培育。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种与植物抗旱性相关的蛋白及其编码基因与应用。
技术介绍
植物体内的磷酸酯酶参与催化磷酸酯水解的起始步骤，与各种环境胁迫的适应密切相关。根据水解磷酸酯键的位置不同可以将磷酸酯酶分为磷酸酯酶Al (PLA1)、 磷酸酯酶A2(PLA2)、磷酸酯酶C(PLC)和磷酸酯酶D(PLD)四类。其中，磷酸酯酶 D(phospholipase D， PLD; EC 3. 1. 4. 4)可以催化细胞膜的组分磷脂降解为磷脂酸和 骨架2个部分。被降解的磷脂包括磷脂酰胆碱(PC)，磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰甘 油(PG)。在植物体内PLD是个多基因家族，PLD在拟南芥中发现有12个家族成员， 包括PLDa (1，2，3，4), PLDMl,2), PLDy(1，2，3)， PLD S,和PUK(1，2)五个亚 类。在哺乳动物中只包含有2个PLD基因，而在酵母中只有1个PLD基因。根据PLD蛋白N端结合脂类的功能域不同，在高等植物里又可以将它分为两类， 一类包含PX和PH功能域，另一类包含C2功能域。在拟南芥中，12个PLD基因中 有10个成员都包含有C2功能域，只有2个家族成员包含PX和PH功能域。其中， PX和PH功能域已经被证明参与该蛋白在质膜上的定位和磷酸肌醇的信号转导途 径，而C2功能域被证实参与依赖于Ca2+的蛋白组份在细胞膜上的定位。在所有PLD 家族成员中，它们的C端都包含着2个保守的HKD功能域。植物体内的PLD基因和它的降解产物磷脂酸(phosphatidic acid， PA)在逆境条件 下的信号传导中都发挥着重要的作用。研究进展表明PLD参与脱落酸(ABA)、活 性氧(ROS)、茉莉酸途径的信号传导。其中，PLD a 1是一个功能研究比较全面的PLD 基因家族成员，它催化水解细胞膜的组分磷脂为磷脂酸(PA)。 PA已经被证明参与 ABA激素的响应、活性氧代谢、茉莉酸积累和脂的降解过程，可以调控植物叶片气 孔的开闭、限制水分损失和增强抗冷性能。PLD参与ABA的信号传导途径已经获得 很多的实验证据。1997年，首先发现反义抑制拟南芥7基因的表达会延长拟 南芥叶片衰老的时间，减弱拟南芥植株对ABA激素处理的响应(Fan et al, 1997,Plant Cell， 9: 2183-2196)。 2001年，研究发现反义抑制拟南芥尸ZZ ff 7基因的表达会抑制 气孔关闭，减弱ABA诱导反应，加大拟南芥的水分散失(Sangetal， 2001, Plant J， 28:135-144)。关于/^Z^/基因在ABA信号通路中的作用机制，Wang的实验室研究结 果给出了明确的解释(Mishra et al, 2006, Science, 312: 264-266)。文中认为凡""7基 因是通过分别与蛋白磷酸化酶2C(phosphatase 2C， PP2C)和G蛋白的相互作用来介 导ABA的信号传导，最后调控叶片气孔的开闭活动。已经知道PP2C是第一个被发 现的参与ABA信号传递的基因，当PP2C基因被突变失活后，拟南芥植株表现为对 ABA更为敏感，因而PP2C是一个负调控ABA的信号途径的基因。 一方面，PLD a 1 酶蛋白的作用产物PA可以通过与PP2C蛋白的结合和解离介导ABA信号的作用，达 到了介导由ABA控制的气孔开闭活动。另一方面，PLDa 1酶蛋白的作用产物PA也 可以接合G蛋白的a亚基形成复合体，该复合体的结合和解离进而可以调控ABA调 控的气孔开闭活动。总之，Wang的实验室认为PLDa 1蛋白是通过双通道途径介导 ABA控制的气孔开和闭。既然ABA是植物抵抗干旱逆境的一种非常重要的激素，尸Z"" J基因又参与植物 体内ABA信号的传递，那么在生产上克隆和利用该基因就非常必要。谷子作为我国 历史上长期栽培的一种抗旱作物，具有抗旱、耐瘠薄、水分利用效率高的特点。因 此，从谷子中克隆/^ZM7基因对于提高植物的抗旱性能有着直接的利用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与植物抗旱性相关的蛋白及其编码基因。 本专利技术所提供增强植物抗旱性的蛋白名称为SiPLDa 1，来源于狗尾草属的谷子 (Setor/a/to/ZcaL.)，是如下(a)或(b)的蛋白质(a) 由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b) 将序列表中序列2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和 /或缺失和/或添加且与植物抗旱性相关的由(a)衍生的蛋白质。为了使(a)中的SiPLD cil便于纯化，可在由序列表中序列2所示的氨基 酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表l所示的标签。表l.标签的序列<table>table see original document page 4</column></row><table><table>table see original document page 5</column></row><table>上述(b)中的SiPLD al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SiPLD a 1的编码基因可通过将序列表中序列1自5'末 端第176 — 2611位碱基所示的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，和/或在其5'端和/或3'端连上表1所示的 标签的编码序列得到。上述与植物抗旱性相关蛋白的编码基因也属于本专利技术的保护范围。 与植物抗旱性相关蛋白的编码基因具体可为如下l)或2)或3)的基因1) 其编码序列是序列表中序列1的自5'末端第176 — 2611位脱氧核糖核苷酸;2) 其核苷酸序列是序列表中的序列l;3) 在严格条件下可与序列表中序列1限定的DNA序列杂交且编码具有序列表中 序列2的氨基酸序列的蛋白的DNA分子。序列表中的序列1由2908个碱基组成，其开放阅读框架(ORF)为自5'末端第 176—2611位碱基，编码具有序列表中序列2的氨基酸序列的SiPLD a 1。上述严格条件可为用O. 1XSSPE (或0. 1XSSC)， 0. 1XSDS的溶液，在DNA或者 RNA gel blot实验中65"C下杂交并洗膜。含有上述与植物抗旱性相关蛋白的编码基因的重组载体、转基因细胞系和重组 菌也属于本专利技术的保护范围。可用现有的植物表达载体构建含有a7基因的重组表达载体。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。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，如农杆菌冠癭瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂合成酶Nos基 因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3'端转录的非翻译区均具有类似功能。使用A7^" "7基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上 任何一种增强型启动子或组成型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV) 35S启动子、 玉米的泛素启动子(Ubiquitin)，它们可单独使用或与其它植物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蛋白，是如下（ａ）或（ｂ）的蛋白质： （ａ）由序列表中序列２所示的氨基酸序列组成的蛋白质； （ｂ）将序列表中序列２的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且与植物抗旱性相关的由（ａ）衍生的蛋白质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王国英，张锦鹏，
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：11[中国|北京]
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