本发明专利技术公开了一种编码植物多功能活性和广谱抗性细胞信号因子的ｈｒｐＺ基因及其表达产物与应用。本发明专利技术提供的ｈｒｐＺ基因来自西红柿细菌性叶斑假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｙｒｉｎｇａｅ ｐｖ．ｔｏｍｏｔａ）菌株，经克隆和测序，该基因共计有１１１３个核苷酸，核苷酸序列如序列表中的ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．１，该基因在调节植物生长发育和防治病虫害有关的农业生物育种、转基因植物方面有广泛应用。该基因的编码蛋白质的氨基酸序列如ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．２，该蛋白质具有多种功能活性，能广泛诱导植物产生广谱抗病性、驱虫性和抗逆性，促进植物生长发育和提高产量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物基因工程领域，更具体地说，涉及一种编码植物多功能活性和广谱抗性细胞信号因子的hrpZ基因及其表达产物，以及该基因与其表达产物在改良植物品质等方面的应用。
技术介绍
微生物蛋白农药是对多种农作物具有很强生物活性的一类蛋白质药物，按照作用机理的不同又可分为传统微生物蛋白农药和新型微生物蛋白农药。传统微生物蛋白农药主要是来自苏云金芽孢杆菌(Bt)的杀虫晶体蛋白(ICP)，新型微生物蛋白农药主要是蛋白激发子类物质，它与传统微生物蛋白农药最大的区别在于其不直接杀灭害虫和病原物，而是激发植物自身的抗病防虫基因的表达，并促进植物的生长发育。目前研究报道的具有代表性的新型微生物蛋白农药主要有过敏蛋白(Harpin)、隐地蛋白(Cryptogein)和激活蛋白(Activator)等，其中最受关注、最有应用前景的是Harpin类蛋白激发子。Harpin蛋白主要是由欧文氏杆菌属(Erwinia)细菌产生的一类能激发植物过敏反应的蛋白质(30-40kda)，其可诱导植物体内一系列基因的表达，激活植物自身的生长系统和防卫系统，从而使植物能抵御多种病害的侵染和逆境的胁迫，并获得促进生长发育和提高增产的效果。1992年，美国康乃尔大学的韦忠民等首先从梨火疫欧文氏杆菌(E.amylovora)中克隆出这类过敏蛋白基因，并首次提出Harpin蛋白诱导植物的过敏反应可能与其抗病性作用有关，由此推动了新型微生物蛋白农药研究的兴起。经过约10年的努力，以此为背景的美国Eden生物科技公司成功开发和研制出具有广谱抗病防虫功能的新型微生物蛋白农药Messenger，该产品以其对大田作物和经济作物抗病增产方面良好的效果以及对绿色无公害农业卓越的贡献，曾两度获美国环境保护委员会颁发的总统绿色化学挑战奖。现代分子植物病理学揭示，植物病原细菌既有其致病性，也有诱导植物产生抗病性和促进生长的能力，而决定这种能力的基因是植物病原细菌的hrp(hypersensitive response and pathogenicity)基因簇。hrp基因决定着植物病原细菌在非寄主植物上激发过敏反应(hypersensitive response on non-host plants，HR)的能力和在寄主植物上的基本寄生性或致病性(parasitism or pathogenicity onhost plants)。HR是植物一种局部的、快速的细胞编程死亡形式，是植物主动抗性的结果，其抗性作用不仅表现在对病原细菌侵染扩展的限制，而且能进一步诱导植物体内产生类似免疫机制的系统获得性抗性反应。继韦忠民等(Wei ZM，et al.Science，1992，257(5066)85-88)成功克隆和表达hrpNEa基因之后，近10多年来人们又相继从E.carotovora subspcarotovora、E.chrysanthemi、P.s.syringae、P.s.pv.glycinea、P.s.tomato、R.solanacearum中克隆到编码Harpin类蛋白的基因，并成功表达了这些蛋白，如HarpinEcc，36kda(Mukherjee A.，Mol.Plant-Microbe Interact.1997，10462-471)；HarpinEch，36kda(Bauer D.W.，Mol.Plant Microbe Interact，1995，8484 491)；HarpinPss，34.7kda；HarpinPsg，35.3kda；HarpinPst，36.5kda(Preston G，Mol Plant-Microbe Interact.，1995，8717)；HarpinXoo，15.3kda，HarpinXooc，15.6kda(闻伟刚，植物病理学，2001，31(4)295-300)等。迄今为止，所有这些Harpin类蛋白差不多都具有以下分子特征(1)亲水性；(2)对热稳定，100℃处理10分钟不会失活；(3)对蛋白酶K和紫外线敏感；(4)富含甘氨酸而缺少半胱氨酸；(5)水溶性酸性蛋白；(6)无四级结构。最近的研究表明，Harpin类蛋白可能在植物的信号通路中起着重要作用。研究人员用Harpin处理拟南芥，发现拟南芥中Cl、Ca、K、H、Cu、Zn离子通道以及各种氧化酶被激活，这些氧化酶包括ACC合成酶、抗坏血酸氧化酶、Cu/Zn超氧化物歧化酶、Cu分子伴侣前体等等。现在通常认为，植物细胞壁中广泛存在Harpin蛋白的受体，即Harpin结合蛋白(Harpin-binding proteins，HrBP)，Harpin可以通过与这些受体蛋白HrBP结合激活植物中的多条信号通路。这些信号通路大致可以分为以下三类(1)与植物抗病和驱虫相关的信号通路的激活，包括过敏反应与细胞死亡、离子交换通道、水杨酸途径、茉莉酸途径、苯丙氨酸解氨酶介导的途径以及其它一些抗性基因介导的途径；(2)与促进植物生长相关的信号通路的激活，包括一般的生长调节因子、胚轴延伸转录因子、生长转录因子、乙烯反应元件结合蛋白系以及蔗糖合成酶和其他胚胎形成酶等；(3)与植物抗逆相关的信号通路的激活，包括热休克蛋白、COR基因和耐盐锌蛋白等。另外可能还存在一条比较特殊的不依赖于NPR1介导的植物对细菌抗性的信号通路。Harpin蛋白虽然来源于病原菌，但作为一类非特异性的激发蛋白因子，却能引起非寄主植物发生过敏反应，并诱导其抗病性、驱虫性和抗逆性的增加，以及促进生长发育、提高产量等。在转hrpNEa基因的梨上，HarpinEa对产生梨火疫病的宿主寄生菌E.amylovora也表现出非常强的抗性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种编码植物多功能活性和广谱抗性细胞信号因子的hrpZ基因及其表达产物，以及该基因与其表达产物的应用。本专利技术所提供的一种编码植物多功能活性和广谱抗性细胞信号因子的hrpZ基因，名称为hrpZCSCS008，其基因编码区共计有1113个核苷酸，其核苷酸序列如序列表中的SEQ ID No.1，该基因来源于西红柿细菌性叶斑假单胞菌(Pseudomonas syringae pv.tomota)CSCS008菌株，西红柿是该杆菌的寄主植物，该基因以hrpZ基因簇形式存在于CSSY002菌株的染色体DNA上。该基因可用于促进植物生长发育；增强植物的广谱抗病性，包括对多种细菌、真菌和病毒的抗性；增强植物的驱虫性；增强植物的抗逆性(植物对干旱、严寒、盐碱等不良环境的耐受性)；延长作物产品的储存时间；对盆花、苗木的塑型作用。另外该基因还可以作为基因资源，在调节植物生长发育和防治病虫害有关的农业生物技术育种、转基因植物以及与其它有益基因重组构建具有商业价值的遗传重组体等方面有广泛应用。含有该基因的遗传重组体，亦可应用于调节植物生长发育和防治病虫害有关的农业生物技术育种、转基因植物等方面。本专利技术还提供了该基因的表达产物HarpinCSCS008蛋白质，其氨基酸序列如序列表中SEQ ID No.2，该蛋白质共有370个氨基酸残基，分子量为36.52kda，等电点pI4.01，富含甘氨酸Gly而缺乏半胱氨酸Cys，并且具有Harpin类蛋白的基本分子属性和生物学活性。该蛋本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种编码植物多功能活性和广谱抗性细胞信号因子的ｈｒｐＺ基因，其特征在于：该基因的核苷酸序列是序列表中的ＳＥＱＩＤＮｏ．１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤承，吴伯骥，曹茂林，张珏，崔亚亚，
申请(专利权)人：成都派润生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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