一种植物耐逆性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蛋白及其编码基因与应用。该植物耐逆性蛋白，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的氨基酸残基序列；２）将序列表中的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／或添加且具有植物耐盐功能的蛋白质。实验表明，该蛋白具有很高的耐盐性和抗旱性，将该蛋白的编码基因转入植物中，可提高植物的耐盐性和抗旱性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种植物耐逆性蛋白及其编码基因与应用。
技术介绍
土壤盐渍化对农业的威胁是一个全球性的问题，据统计全球盐碱土约有10亿公 顷，占世界陆地面积近7.6%。我国是一个发展中的农业大国，全国盐碱土约有0.2 亿多公顷占全国耕地面积的1/3。盐分胁迫能显着的抑制植物的生长，甚至导致植物 的死亡。在长期的进化过程中，不同植物形成了不同的机制来适应盐分的胁迫，同 时其抗盐能力也各不相同。大多数农作物都对盐分非常敏感，而盐生植物虽然能在 高盐条件下生存，但它们的经济价值往往非常有限，提高作物的抗盐能力已经成为 我国农业生产和科研中的重要内容。植物对盐分的抗性是一个多基因控制的复杂性状。盐分对植物的影响涉及到植 物体内的各个方面和代谢过程。包括离子毒害，渗透胁迫和氧化胁迫以及光合作用。 因此，对抗盐、耐盐相关蛋白及其编码基因的研究具有重要的意义。蛋白激酶基因是一类在信号传递途径中起重要作用的基因。Saijo等将OsCZ^《7 基因导入水稻，转基因植株中一些胁迫响应基因的诱导表达增强，C^CZ)P《7基因的 表达水平与植株的抗盐和抗旱能力密切相关。拟南芥AtCDPKl和AtCDPK2基因的 表达可以被盐和干旱诱导，但不被低温或高温诱导，推测这两个基因参与了渗透胁 迫信号的转导(Urao et al.， Mol. Gen. Genet.， 1994, 244: 331-340)。研究发现，两种Ca2+ 依赖的蛋白激酶AtCDPKl和AtCDPKla激活胁迫诱导基因HVA1表达(Sheen, Science, 1996,274: 1900-1902)。另一种参与盐胁迫信号传导的拟南芥蛋白激酶基因 AtGSKl编码的蛋白与糖原合成酶激酶GSK3相似。拟南芥突变体互补实验发现， AtGSKl可以恢复盐诱导基因PMR2A的表达，并且该基因在盐和ABA胁迫下上调 表达(Charrier et al.， Plant Physiol, 2002,130: 577-590)。在真核生物中有一类非常保守的MAPK激酶途径，与盐胁迫造成的氧化胁迫应 答反应有关。已鉴定的与盐胁迫相关的MAPK激酶级联反应中的组分有拟南芥 AtMEKKl、AtMEKl/AtMEK2、AtMPK4、ANPl以及烟草NPKl、AtMPK3禾口 AtMPK6 等(Kovtun et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 2000， 97:2940-2945; Ichimura et al.， Biochem. Biophys. Res. Commun" 1998, 253: 532-543; Moon et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003,100:358-363)。 AtMPK3基因可同时受干旱、高盐或低温的诱导，胁迫条件下AtMPK3基因5min内就被诱导表达，以后表达持续增加至24h后达到峰值。盐胁迫 可以诱导AtMEKKl的表达，而AtMEKKl又可激活AtMPK4，使植物耐盐性增强。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种植物耐逆性蛋白及其编码基因与应用。 本专利技术所提供的植物耐逆性蛋白，名称为GmPK，大豆属大豆(G/yc/"ema;c (Linn.)Merr)，是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质1) 序列表中的SEQIDW.2的氨基酸残基序列；2) 将序列表中的SEQIDW.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/或添加且具有植物耐逆性功能的蛋白质。其中，序列表中的序列2由352个氨基酸残基组成。GmPK是丝氨酸/苏氨酸类 蛋白激酶，自序列2的氨基端第4-260氨基酸为蛋白激酶催化结构域序列。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(a)中的GmPK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.)际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)HHHH朋FLAG8DYKDDDDKStrep-tag II8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述(b)中的GmPK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GmPK的编码基因可通过将序列表中SEQIDJVT2: 1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。为了便于蛋白的分泌表达，还可在所述GmPK的氨基末端添加上信号肽序列。 上述植物耐逆性蛋白的编码基因(GmPX)也属于本专利技术的保护范围。 上述植物耐逆性蛋白的cDNA基因，可具有下述核苷酸序列之一1) 自序列表中SEQIDW: l的5'端的第351至1406位核苷酸-，2) 序列表中SEQIDJV2: 1的核苷酸序列；3) 编码序列表中SEQIDW2: 2蛋白质序列的多核苷酸；4)在高严谨条件下可与序列表中SEQIDJVfc: 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1531个脱氧核苷酸组成，自5，端的第351 至1406位核苷酸为Gm尸尺的开放阅读框(Open Reading Frame, ORF)，序列表中序 列1编码序列表中序列2的氨基酸残基序列。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。实验表明，将本专利技术耐逆性蛋白的编码基因整合到拟南芥基因组中过表达，可 显著提高转基因植株的耐盐性和抗旱性。本专利技术的基因可用于培育高度耐盐和抗旱 的作物品种，具有很高的应用价值。附图说明图1为过表达GmPK基因的拟南芥转基因植株(转pBI121-GmPK拟南芥)的耐盐 性鉴定(处理的NaCl浓度为200mM)。图2.转pBI121-GmPK拟南芥的抗旱性鉴定结果。 具体实施例方式下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。 下述实施例中的百分含量，如无特别说明，均为质量百分含量。 实施例1、植物耐逆性蛋白及其编码基因的获得分析大豆品种绥农14的叶片为材料构建的cDNA文库中获得的ESTs,发现一 个渗透胁迫相关的EST，用tblast程序搜索GenBank的数据库，设计一对引物，用 RT-PCR的方法从大豆品种文丰7号(统一编号ZDD02611;中国国家种质资源库 提供)的叶片中克隆到一个植物耐逆性蛋白的cDNA。具体方法为用200mMNaCl溶液浸泡萌发后生长2周的大豆品种文丰7号的幼苗的根部6 小时，收获叶片提取RNA并反转录成cDNA第一链，以该cDNA为模板，用引物 PK1F (5'-TGCTACGCACACACAAACACA-3')和PK1R (5'曙TATGTCCCATGCGGAAAACTT誦3 ，)进行PCR扩增。PCR反应体系为lOxBuffer 2.5pl， dNTP 2.5mM， PK1F 5pM, PK1R 5pM, 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物耐逆性蛋白，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的氨基酸残基序列；　２）将序列表中的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／或添加且具有植物耐逆性功能的蛋白质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周国安，邱丽娟，李英慧，关荣霞，刘章雄，金龙国，张丽娟，王克晶，李向华，常汝镇，
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]