ZmCRK5基因及其编码的蛋白质在植物抗旱中的应用制造技术

本发明专利技术公开了ZmCRK5基因及其编码的蛋白质在植物抗旱中的应用。本发明专利技术提供的蛋白质，命名为ZmCRK5蛋白，是序列表的序列1所示的蛋白质。编码ZmCRK5蛋白的基因，命名为ZmCRK5基因，也属于本发明专利技术的保护范围。本发明专利技术还保护ZmCRK5蛋白在调控植物抗旱性中的应用。本发明专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：将ZmCRK5基因导入受体植物中，得到抗旱性增高的转基因植物。采用本发明专利技术提供的方法制备抗旱植物，与传统育种方式相比时间短，目的性强，本发明专利技术为培育和改良抗旱植物新品种提供了基因资源，为阐明CDPK类蛋白激酶在植物干旱逆境信号应答中的分子机制提供了理论依据。境信号应答中的分子机制提供了理论依据。

【技术实现步骤摘要】
ZmCRK5基因及其编码的蛋白质在植物抗旱中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及ZmCRK5基因及其编码的蛋白质在植物抗旱中的应用。

技术介绍

[0002]作为重要的粮食作物之一，玉米的总产量和平均单产均居世界首位，我国的玉米栽培面积和总产量均位于世界第二位，占我国粗粮产量的90％。玉米籽粒中含有淀粉、蛋白质、脂肪、维生素等多种营养物质，同时玉米又可以作为复合饲料的原料，可见，玉米对人们的生产生活非常重要。
[0003]植物在生长发育过程中会遇到多种生物及非生物胁迫，干旱就是一中比较严重的非生物胁迫，其可以发生在植物生长发育的各个时期，干旱胁迫给农作物的生产和收获造成严重的影响，甚至会造成绝产的严重后果。
[0004]在真核生物全基因组中有1
‑
3％的基因编码蛋白激酶，蛋白激酶的作用是催化底物蛋白进行磷酸化反应,即将ATPγ位的磷酸集团转移到底物蛋白的氨基酸残基上，从而实现对功能蛋白的活性调节或对基因表达的调控。蛋白激酶可以分类为：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和酪氨酸蛋白激酶。蛋白激酶中与钙信号相关的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，被称为SnRK
‑
CDPK蛋白激酶家族，CRK(CDPK Related Protein Kinase)就属于这个家族。
[0005]干旱胁迫严重影响玉米的各项生理指标，例如玉米生育进程加快，提前发育，生长周期缩短，提前成熟，籽粒干煸，最终导致产量降低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供ZmCRK5基因及其编码的蛋白质在植物抗旱中的应用。
[0007]本专利技术提供的蛋白质，命名为ZmCRK5蛋白，获自玉米(Zea mays L.)，是如下(a1)或(a2)或(a3)或(a4)：
[0008](a1)序列表的序列1所示的蛋白质；
[0009](a2)将序列表的序列1所示的蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗旱性相关的由其衍生的蛋白质；
[0010](a3)在(a1)所述蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白；
[0011](a4)来源于玉米且与(a1)具有98％以上同一性且与植物抗旱性相关的蛋白质。
[0012]标签具体如表1所示。
[0013]表1标签的序列
[0014][0015][0016]编码ZmCRK5蛋白的基因，命名为ZmCRK5基因，也属于本专利技术的保护范围。
[0017]具体来说，ZmCRK5基因是如下(b1)或(b2)或(b3)或(b4)或(b5)的DNA分子：
[0018](b1)编码区如序列表的序列3所示的DNA分子；
[0019](b2)序列表的序列2中第2050
‑
5781位核苷酸所示的DNA分子；
[0020](b3)序列表的序列2所示的DNA分子；
[0021](b4)在严格条件下与(b1)或(b2)或(b3)限定的DNA分子杂交且编码所述蛋白质的DNA分子；
[0022](b5)来源于玉米且与(b1)或(b2)或(b3)限定的DNA分子至少具有99％同源性且编码所述蛋白质的DNA分子。
[0023]所述严格条件是在2
×
SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次5min，又于0.5
×
SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次15min。
[0024]含有ZmCRK5基因的重组载体、表达盒或重组菌均属于本专利技术的保护范围。
[0025]可用现有的植物表达载体构建含有ZmCRK5基因的重组载体。
[0026]构建重组载体时，可在其转录起始核苷酸前加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用。此外，构建重组载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物进行鉴定及筛选，可对所用重组载体进行加工，如加入在植物中表达可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。从转基因安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以表型筛选转化植物。
[0027]所述植物表达载体具体可为pBCXUN载体。
[0028]所述重组载体具体可为将序列表的序列3所示的DNA分子插入pBCXUN载体中得到的重组质粒pBCXUN
‑
ZmCRK5。
[0029]本专利技术还保护ZmCRK5蛋白在调控植物抗旱性中的应用。具体来说，所述调控为正调控，即ZmCRK5蛋白增多，植物的抗旱性增高。
[0030]本专利技术还保护所述ZmCRK5基因或所述重组载体或所述表达盒或所述重组菌在培育抗旱性增高的转基因植物中的应用。
[0031]本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：将ZmCRK5基因导入受体植物中，得到抗旱性增高的转基因植物。ZmCRK5基因具体通过所述重组载体导入受体植物。
[0032]本专利技术还保护一种植物育种方法，包括如下步骤：增加目的植物中ZmCRK5蛋白的
含量和/或活性，从而使植物抗旱性增高。
[0033]所述植物为单子叶植物。
[0034]所述植物为禾本科植物。
[0035]所述植物为玉蜀黍属植物。
[0036]所述植物为玉米。
[0037]所述植物为玉米B73。
[0038]由于玉米同一DNA段序列可产生不同转录本，翻译出不同蛋白质，该段序列产生的不同转录本以及翻译出的不同蛋白质均在本专利技术的保护范围内。
[0039]ZmCRK5基因的转录本不止一个，其它形式的转录本相应的cDNA过表达后也可能抗干旱胁迫，均属于本专利技术保护的范围。
[0040]本专利技术在玉米中过表达ZmCRK5基因后，干旱处理条件下转基因植株生长明显优于野生型植株，说明该基因过表达能够显著提高植物抗旱性。
[0041]采用本专利技术提供的方法制备抗旱植物，与传统育种方式相比时间短，目的性强，本专利技术为培育和改良抗旱植物新品种提供了基因资源，为阐明CDPK类蛋白激酶在植物干旱逆境信号应答中的分子机制提供了理论依据。
[0042]本专利技术对于抗旱植物育种具有重大的应用推广价值。
附图说明
[0043]图1为实施例2的步骤三中ZmCRK5基因的相对表达量结果。
[0044]图2为实施例2的步骤五中的植株照片。
[0045]图3为实施例3中ZmCRK5基因的相对表达量结果。
具体实施方式
[0046]下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，是如下(a1)或(a2)或(a3)或(a4)：(a1)序列表中序列1所示的蛋白质；(a2)将序列表中序列1所示的蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗旱性相关的由其衍生的蛋白质；(a3)在(a1)所述蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白；(a4)来源于玉米且与(a1)具有98％以上同一性且与植物抗旱性相关的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的基因。3.如权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因是如下(b1)或(b2)或(b3)或(b4)或(b5)的DNA分子：(b1)编码区如序列表的序列3所示的DNA分子；(b2)序列表的序列2中第2050
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5781位核苷酸所示的DNA分子；(b3)序列表的序列2所示的DNA分子；(b4)在严格条件下与(b1)或(b2)或(b3...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩志忠，王瑜，马爱芳，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：