本发明专利技术公开了一种植物抗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植物逆性相关蛋白是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质：１）序列表中的ＳＥＱ ＩＤ №：３的序列；２）将序列表中ＳＥＱ ＩＤ №：３的氨基酸残基序列经过一至十个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且与植物抗逆性相关的蛋白质。本发明专利技术的蛋白的过量表达能够促进脯氨酸的合成积累，可溶性蛋白的合成，从而提高植物的耐盐性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种植物抗逆性相关蛋白及其编码基因与应用。
技术介绍
盐渍化土壤在世界上的面积分布很广，据不完全统计，全世界约有3.8亿hm2不同程度的盐渍化土壤，约占可耕地面积的10％左右。中随着人口的增长、工业污染的加剧、不合理的灌溉、化肥使用不当等原因，次生化盐渍土壤面积还在扩大，对于粮食产量和种植面积构成新的威胁。目前，国际上改良和利用大面积的盐渍化土壤有两条基本的途径一是通过农业工程措施改良土壤，降低土壤盐分，改善土壤环境，缓解作物生长的胁迫条件；其二是走生物学路线，挖掘、培育耐盐作物品种或开发利用有价值的盐生植物资源以改良土壤。前者需要花费大量的人力、物力、财力，成本太高，且难以保持持久。在耕地面积日益减少，盐碱地逐年增加的形式下，淡水资源严重不足的情况下，走生物学路线，培育耐盐作物品种是改良和利用盐碱地资源最经济、最有效的措施之一，这对盐碱地区尽快建立合理的地貌结构，提高作物产量都具有重要的意义，也是长远而有效地利用盐碱化土壤资源的一条根本途径。从低等的原核生物(E.coli)，真核生物(酵母)到高等植物，脯氨酸及其合成前体在渗透调节均发挥着重要的作用。在高等植物中脯氨酸的生物合有两条途径，谷氨酸途径和鸟氨酸途径。在逆境胁迫下谷氨酸合成途径加强，而鸟氨酸合成途径被抑制。吡咯啉-5-羧酸还原酶(Δ1-Pyrroline-5-Carboxylate Reductase，P5CR)是脯氨酸生物合成的最后一步酶，不是限速酶。P5CR酶已在大麦、烟草、大豆中得到纯化。以前的研究主要集中在酶活力，如盐胁迫增加狼尾草、松叶菊、绿藻P5CR酶的活力；水分胁迫增加了大麦P5CR酶的活力。随着分子生物技术的发展，人们对P5CR的研究深入到了分子水平，P5CR cDNA的全长序列已在大豆、拟南芥中得到克隆。尽管P5CR不是脯氨酸合成的限速酶，但是伴随脯氨酸合成的积累，P5CR的转录和P5CR的活力增强，植物渗透调节能力表现明显增强。来自多种植物的证据表明，脯氨酸及其合成酶在植物抗逆反应中发挥着重要作用。在小麦中脯氨酸合成途径中还原酶仍未见报道。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种植物抗逆性相关蛋白及其编码基因。本专利技术所提供的植物抗逆性相关蛋白，名称为TaP5CR(Δ1-pyrroline-5-carboxylate reductase)，其来源于小麦(Triticum aestivum L)，是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质1)序列表中的SEQ ID №3；2)将序列表中SEQ ID №3的氨基酸残基序列经过一至几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗逆性相关的蛋白质。所述一至几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加是指不超过十个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。其中，序列表中的序列3由287个氨基酸残基组成，将具有该序列的TaP5CR命名为TaP5CR4，来源于六倍体小麦材料温麦6号、山红麦、鲁麦14、Opata85、W7984和茶淀红。TaP5CR4的自氨基端第38，73，102，141，146，158，230，284位氨基酸残基的分别由R，L，L，P，Q，T，A，L突变为H，H，P，S，R，I，V，P，得到TaP5CR1，TaP5CR1来源于茶淀红，由287个氨基酸残基组成。TaP5CR4的自氨基端第14位氨基酸残基的由G突变为A，在第13位和14位之间插入P，45位由V突变为A，第187，204，215，233，282位氨基酸分别由T，M，R，V，R突变为I，V，X，A，Q得到TaP5CR2，TaP5CR2来源于茶淀红，由288个氨基酸残基组成。TaP5CR4的自氨基端第29，62，132位的氨基酸残基分别由A，G，R突变为S，G，G，得到TaP5CR3，TaP5CR3来源于茶淀红，由287个氨基酸残基组成。上述植物抗逆性相关蛋白编码基因也属于本专利技术的保护范围。它包括上述植物抗逆性相关蛋白的基因组基因和cDNA基因。上述植物抗逆性相关蛋白的基因组基因可具有下述核苷酸序列之一1)序列表中SEQ ID №2的DNA序列；2)编码序列表中SEQ ID №3蛋白质序列的多核苷酸；3)在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID №2限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。其中，序列表中的SEQ ID №2由2687个碱基组成，为TaP5CR4的基因组基因。上述植物抗逆性相关蛋白的cDNA基因可具有下述核苷酸序列之一1)序列表中SEQ ID №1的DNA序列；2)编码序列表中SEQ ID №3蛋白质序列的多核苷酸；3)在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID №1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。序列表中的SEQ ID №1由1025个脱氧核苷酸组成，其编码序列为自5′端第30位-893位脱氧核苷酸，为TaP5CR4的cDNA基因。上述高严谨条件可为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液中，在65℃下杂交并洗膜。含有本专利技术基因的表达载体、细胞系及宿主菌均属于本专利技术的保护范围。本专利技术的第二个目的是提供一种利用该基因增强植物抗逆性的方法。本专利技术所提供的增强植物抗逆性的方法，是将上述植物抗逆性相关蛋白编码基因插入真核细胞表达载体，得到含有所述植物抗逆性相关蛋白编码基因的重组表达载体，将该重组表达载体导入目的植物，从表达所述植物抗逆性相关蛋白的植株或所述植物抗逆性相关蛋白表达量增加的植株中筛选得到抗逆性增强的植株。所述真核细胞表达载体可为Ti类质粒载体和病毒载体，优选为pCAMBIA3301。所述重组表达载体可为将所述植物抗逆性相关蛋白编码基因插入去除GUS基因的pCAMBIA3301得到的pCAMBIA3301-TaP5CR。本专利技术的TaP5CR基因可通过现有的方法构建到真核细胞表达载体，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强启动子或诱导型启动子。为了便于对转TaP5CR基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所使用的载体进行加工，如加入植物可选择性标记(BAR基因、GUS基因、萤光素酶基因等)或具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素，卡那霉素等)。被转化的植物宿主既可以是单子叶植物，也可以是双子叶植物，如水稻、小麦、玉米、黄瓜、番茄、杨树、草坪草或苜宿等。携带有本专利技术的TaP5CR基因或其反义核酸的表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物经组织培育成植株。本专利技术的TaP5CR(TaP5CR1，TaP5CR2，TaP5CR3，TaP5CR4)在小麦中受盐胁迫诱导表达增强，随盐胁迫时间的增长表达量逐渐增强，24小时转录水平最高，96小时表达量高于对照。Northern杂交结果表明，TaP5CR(TaP5CR1，TaP5CR2，TaP5CR3，TaP5CR4)基因在拟南芥中高效表达，在盐、PEG、ABA不同的胁迫处理条件下，转TaP5CR基因株系脯氨酸合成积累能力均高于空载体对照。转TaP5CR(TaP5CR1，TaP5CR2，TaP5CR3，TaP5CR4)基因植株增加了脯氨酸的合成能力，减少了氧自由基对膜的攻击，在盐、ABA、PEG等不同的逆境下，丙二醛的含量低于对照。根长的实验结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
植物抗逆性相关蛋白，是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质：１）序列表中的ＳＥＱＩＤ№：３；２）将序列表中ＳＥＱＩＤ№：３的氨基酸残基序列经过一或几个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且与植物抗逆性相关的蛋白 质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾继增，马丽清，高丽锋，
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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