本发明专利技术公开了一种抗寒蛋白及其编码基因与应用。该蛋白，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 №：２；２）将序列表中ＳＥＱ ＩＤ №：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／或添加且具有抗寒活性的蛋白质。本发明专利技术的抗寒基因具有抗寒功能，可转入植物中提高植物的抗寒性，对改善植物，特别是粮食和经济作物的耐寒品质，提高其抵抗自然低温灾害的能力对我们经济发展有着重要的现实意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抗寒蛋白及其编码基因与应用，特别涉及一种来源于南极鱼的 耐寒蛋白及其编码基因，与它们在提高植物抗寒性中的应用。技术背景南极鱼是已知的最耐寒的鱼类，其细胞可以在-1。C -2°C的低温中完成包括个 体发育在内的所有生命活动，寒冷环境下进化形成的基因组编码了低温下生存所需 的所有功能分子，是重要的基因资源(Gordon, A, L. 2003. Oceanography: The brawniest retroflection. Nature 421:904-905)。因此，对生活在不同温度环境下的南极 鱼类基因组的比较分析，以及相关基因的克隆鉴定、功能分析及其作用机制研究， 有助于我们理解南极鱼类在0°C以下这样极端的低温环境下生存的机制。生活在南 极的鱼类表现出了一系列与抗寒相关的生理和生化性状，如抗冻蛋白的进化(DeVries, A. L. 1971. Glycoproteins as biological antifreeze agents in antarctic fishes. Science 172:1152-1155; Cheng, A. L. D. a. C.-H. C. 2005. Antifreeze Proteins and Organismal Freezing Avoidance in Polar Fishes. Fish Physiology 22:155-201; De Vries， A. L. C., C.-H.C. 2005. Antifreeze proteins and organismal freezing avoidance in polar fishes, fish physiology seriesThe physiology of polar fishes (eds. Farrell, A.P. & Steffenson, J.F.). San Diego, CA: Elsevier Academic Press 22:155-201)、热休克应答(the heat-shock response, HSR)的缺失(Hofmann, G. E., Buckley, B.A.， Airaksinen, S., Keen, J.E., Somero, G.N., 2000. 2000. Heat-shock protein expression is absent in the Antarctic fish Trematomus bernacchii (Family Nototheniidae). J. Exp. Biol. 203:2331-2339)，血液中红血球大量减少甚至消失(Verde, C.， E. Parisi， and G. di Prisco. 2006. The evolution of thermal adaptation in polar fish. Gene 385:137-145 )， 肌 纤维的数目减少，直径却增大等等。那么这些低温适应的分子基础是什么？在几千 万年的寒冷筛选后，鱼类产生了哪些功能上特异抗寒的基因？冷暖空气的活动是天气变化的基本原因之一。在特定的天气形势下，聚积在高 讳度地区的强冷空气迅速南下，入侵我国，造成大范围的剧烈降温，并伴有大风、雨雪、冻害等现象，这类天气过程称为寒潮或强冷空气，由此所造成的损失称为寒 潮与冷冻灾害。寒冷的气候会造成农作物的大量减产，在美国，每年由于寒冷而导致农业经济损失达几十亿美元，例如1998年12月份，加利福尼亚州由于冰冻灾害 而柑橘大面积死亡，直接经济损失达5亿9千万美元。在中国每年平均有6 — 7亿亩 农田蒙受寒冷的气候的危害，粮食减收200亿公斤(中国可持续发展信息网 2003.10.13)。若能利用已发现的抗寒基因培育出新型的具有抗寒的转基因植物，能 够使转基因农作物具有更强的耐寒能力，在室外温度突然下降的情况下保持其生理 活性，从而使农作物免受寒冷的灾害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗寒蛋白及其编码基因与应用。 本专利技术所提供的抗寒蛋白，名称为SOD，来源于南极鳕鱼(历'"osWc力^鹏『SOT7力，是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质1) 自序列表中的SEQIDW.2的氨基端残基序列；2) 将自序列表中的SEQIDW.2的氨基端残基序列经过一个或几个氨基酸残基 的取代和/或缺失和/或添加且具有抗寒活性的蛋白质。其中，序列表中的序列2由154个氨基酸残基组成。所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加是指不多于十个氨基酸 残基的取代和/或缺失和/或添加。为了使l)中的SOD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N端或C端连接上如表1所示的标签。表l.标签的序列<table>table see original document page 4</column></row><table>c-myc10EQKLISEEDL上述2)中的SOD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2)中的SOD的编码基因可通过将序列表中SEQ ID JV2: 1的DNA序列中缺失 一个或几个编码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。为了便于蛋白的分泌表达，还可在所述SOD的氨基末端添加上信号肽序列。上述抗寒蛋白的编码基因(Gene2—SOD)也属于本专利技术的保护范围。 上述抗寒蛋白的cDNA基因，可具有下述核苷酸序列之一1) 序列表中SEQID We: 1的核苷酸序列；2) 编码序列表中SEQIDW2: 2蛋白质序列的多核苷酸；3) 在高严谨条件下可与序列表中SEQID W2: 1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。上述高严谨条件可为在0.1xSSPE(或O.lxSSC)， 0.1。/。SDS的溶液中，在65°C下杂交并洗膜。其中，序列表中的SEQIDW: 1由465个脱氧核苷酸组成。自序列表中SEQID W: 1的5'端的第1至465位核苷酸为Gene2—SOD的开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)，序列表中序列1编码序列表中序列2的核苷酸序列。含有本专利技术基因的重组表达载体、转基因细胞系及宿主菌均属于本专利技术的保护 范围。本专利技术的抗寒基因以南极鳕鱼(D/^o幼'ctes mmwom')这个特殊的物种为研究材料，利用cDNA文库的构建和测序的技术发现并利用RT-PCR的方法获得全长序列。将本专利技术的抗寒基因转入烟草中，获得了可稳定表达本专利技术的抗寒基因的转基因烟草，经过低温实验表明，转入本专利技术抗寒基因的烟草在低温(4°C)下生长20天仍保持旺盛的生长状态，没有萎蔫，证实本专利技术的抗寒基因具有抗寒功能，可转入植物中提高植物的抗寒性。对改善植物，特别是粮食和经济作物的耐寒品质，提高其抵抗自然低温灾害的能力对我们经济发展有着重要的现实意义。 附图说明图1为pCAPE3的结构示意图。图2为野生型植株荧光鉴定照片。图3为转pCAPE3烟草植株荧光鉴定。图4为转基因烟草RT本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗寒蛋白，是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质： １）自序列表中的ＳＥＱ ＩＤ №．２的氨基酸残基序列； ２）将自序列表中的ＳＥＱ ＩＤ №．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／或添加且具有 抗寒活性的蛋白质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈良标，王道文，胡鹏，冯波，许广会，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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