植物感病相关蛋白TaCIPK14在调控植物条锈病抗性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种植物感病相关蛋白TaCIPK14在调控植物条锈病抗性中的应用。本发明专利技术提供如下a1)

【技术实现步骤摘要】
植物感病相关蛋白TaCIPK14在调控植物条锈病抗性中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，尤其涉及植物感病相关蛋白TaCIPK14在调控植物条锈病抗性中的应用。

技术介绍

[0002]小麦条锈病是我国小麦的最重要病害之一，其流行性强，分布广，危害严重。国内外大量实践证明，利用品种抗病性防治小麦锈病是最为经济有效的措施。然而，由于条锈菌毒性变异频繁，新的毒性小种不断出现，往往导致小麦品种抗锈性失效，自二十世纪50年代以来，我国生产上已先后有7批小麦抗锈良种丧失抗条锈性(李振岐等，2002)。近年来，随着小麦条锈菌条中32号、33号和V26等小种的出现和发展，我国小麦生产上的大多数主栽品种均已“丧失”抗条锈性，使得我国小麦再度处于条锈病大流行危害的威胁中。开展对小麦与条锈菌互作关系的分子机理研究，对于小麦抗条锈性的合理利用和小麦条锈病的可持续控制具有重要的理论指导作用。
[0003]病原菌侵染植物引起植物的防卫反应，同时利用寄主的一些组分调节自身生长、侵染结构分化、负调控植物免疫反应并从寄主中吸收营养物质从而造成寄主感病(van Schie and Takken,2014)。所有促进病原菌侵染和支持亲和互作的寄主基因被认为是感病基因。在病原菌侵染前期，感病基因通过促进寄主识别和病原菌侵入发挥功能；在侵入期，感病基因通过负调控寄主免疫反应增加感病性；当成功侵入并建立寄生关系后，病原菌利用寄主营养物质满足自身的代谢和生长发育需要，促进感病(van Schie and Takken,2014)。例如，糖转运子(OsSWEET11和OsSWEET13)，天冬氨酸代谢途径高丝氨酸激酶基因(HSK)、天冬氨酸激酶(AK2)等介导的寄主对病原菌的感病性(Lumbreras et al.,2010；vanDamme et al.,2009)。突变或缺失感病基因能够限制病原菌侵染致病的能力，从而造成寄主的抗病能力增强。基因组编辑技术可以利用人工设计和改造的核酸酶对基因组进行精确的定点修饰，从而实现基因功能敲除。利用基因编辑技术直接靶向突变寄主的感病基因，可提高一些重要的经济作物对植物病毒、细菌和真菌在内的多种主要植物病原菌的抗性(Zaidi et al.,2018)。通过使用基因编辑技术，突变拟南芥和黄瓜真核细胞翻译起始因子eIF4E(Eukaryotic translation initiation factor 4E)、水稻OsSWEET、柑橘CsLOB1(Lateral Organ Boundaries 1)、番茄Mlo以及小麦Mlo和Raf样丝裂原活化基因EDR1(enhanced disease resistance 1)分别赋予了相应植物对马铃薯Y病毒、黄单胞菌、柑橘溃疡病菌和白粉菌的抗性(Zaidi et al.,2018)。此外，突变DMR6(DOWNY MILDEW RESISTANCE 6)赋予了植物对多种病原菌的广谱抗性(de Toledo Thomazella et al.,2016)。通过突变寄主感病基因进行抗病育种，使作物获得对病害的持久抗性，目前部分所育品种已进行了商业化应用(Parisi et al.,2016)。突变感病基因提高抗病性的策略极大提高了抗病育种的效率，具有广阔的应用前景。
[0004]植物遭受各种生物和非生物胁迫刺激后，细胞内Ca
2+
发生短暂而复杂的变化。为了正确地完成各项生理反应，每种不同的环境刺激或不同的发育信息所引起的钙信号都是特
异的，这些特异性表现在不同的亚细胞定位上，或者表现在钙离子震荡的动力学和数量级上。响应刺激产生的钙信号通过相应的钙传感蛋白传递下去，产生特定的细胞功能。植物中含有4类主要的钙传感蛋白，分别是：钙调素(CaM)、钙调神经磷酸酶B类蛋白(Calcineurin B-like proteins，CBL)、钙依赖蛋白激酶(CDPK)和Ca
2+
或CaM依赖性的蛋白激酶(CCaMK)。植物中多个不同钙传感蛋白的存在可以解码特定的钙信号触发一系列特定的细胞反应。其中，CBL在结合钙离子后发生构象变化，与下游CBL互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinases，CIPK)互作并调节其激酶活性，发挥信号传递作用。由于植物中存在一定数目的CBL与CIPK，不同的CBL和CIPK表达模式和亚细胞定位存在差异，并且不同的CBL和CIPK互作存在偏好性，进而可以形成多种CBL-CIPK组合，植物受到特定的环境刺激或发育信号后产生的钙信号可以由特定的CBL-CIPK组合传递进行相应的生理响应。
[0005]CBL是植物中特有的钙传感蛋白，能够感应多种环境刺激下产生的钙信号。CBL蛋白需要与CBL互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinases，CIPK)的C末端调节结构域中的NAF/FISL基序特异性互作调节CIPK的激酶活性，发挥信号传递作用。迄今为止，CBLs和CIPKs仅在植物界发现(Pandey et al.,2004)，生物信息学分析已在拟南芥中鉴定出10个CBL家族基因和26个CIPK家族基因(Kolukisaoglu et al.,2004)，在水稻中鉴定到10个CBL家族基因和33个CIPK家族基因(Kanwar et al.,2014)，在小麦中鉴定到9个CBL家族基因和31个CIPK家族基因(Sun et al.,2015)。由于植物中存在一定数目的CBL与CIPK，不同的CBL和CIPK表达模式和亚细胞定位存在差异，并且不同的CBL和CIPK互作存在偏好性，进而可以形成多种CBL-CIPK组合，植物受到特定的环境刺激或发育信号后产生的钙信号可以由特定的CBL-CIPK组合传递进行相应的生理响应。
[0006]前期研究表明，CBL-CIPK信号途径在调节高盐胁迫响应，pH调节，低钾胁迫，氮、磷吸收，水淹胁迫，ABA信号，和生长发育信号传导等方面发挥重要作用(Luan,2009；Pandey et al.,2014)。与非生物胁迫相比，CBL-CIPK在生物胁迫中的功能研究较少。
[0007]因此在小麦中克隆感病基因，并验证其在小麦与条锈菌互作过程中的功能具有重要意义，可为培育小麦抗条锈病品种提供新的基因资源和抗源材料。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的是提供如下a1)-a3)中任一种物质的用途。
[0009]本专利技术提供了如下a1)-a3)中任一种物质在调控植物抗病性中的应用；
[0010]a1)蛋白TaCIPK14，来源于小麦品种水源11(Triticum aestivum)；
[0011]a2)编码蛋白TaCIPK14的核酸分子；
[0012]a3)含有编码蛋白TaCIPK14的核酸分子的重组载体、表达盒、重组微生物或重组转基因细胞系；
[0013]所述蛋白TaCIPK14为如下(b1)-(b3)中任一种：
[0014]b1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.如下a1)-a3)中任一种物质在调控植物抗病性中的应用；a1)蛋白TaCIPK14；a2)编码蛋白TaCIPK14的核酸分子；a3)含有编码蛋白TaCIPK14的核酸分子的重组载体、表达盒或重组菌；所述蛋白TaCIPK14为如下(b1)-(b3)中任一种：b1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b2)由b1)所示蛋白质的氨基酸序列的末端添加标签序列组成的蛋白质；b3)将b1)所述蛋白质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/或添加且具有相同功能的由c1)衍生的蛋白质。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述编码蛋白TaCIPK14的核酸分子是如下c1)-c3)中任一种的DNA分子：c1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；c2)在严格条件下与c1)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；c3)与c1)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述抗病性为抗条锈病。4.降低蛋白TaCIPK14活性或含量的物质在如下d1或d2中的应用；或，抑制编码蛋白TaCIPK14的核酸分子表达的物质在如下d1或d2中的应用；d1、提高植物抗病性；d2、培育抗病性植物；所述蛋白TaCIPK14为如下(b1)-(b3)中任一种：b1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质b2)由b1)所示蛋白质的氨基酸序列的末端添加标签序列组成的蛋白质；b3)将b1)所述蛋白质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/或添加且具有相同功能的由c1)衍生的蛋白质。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述编码蛋白TaCIPK14的核酸分子是如下c1)-c3)中任一种的DNA分子：c1)编码区为序列表中序列1所示的D...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭军，何付新，康振生，柏星轩，卢羽茜，王炎峰，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：