本发明专利技术涉及植物基因工程技术领域，具体涉及ZmMAPK蛋白及其编码基因在调控植物低温胁迫耐性中的应用。本发明专利技术发现，ZmMAPK8蛋白、ZmMAPK2蛋白和ZmMAPK17蛋白蛋白及其编码基因对植物(尤其是玉米)的低温胁迫耐性具有显著影响，为培育耐低温植物新品种提供了良好的种质资源，为研究植物应答逆境信号的机制和耐受不利环境的分子机理奠定理论基础。不利环境的分子机理奠定理论基础。
Application of zmmapk protein and its coding gene in regulating plant tolerance to low temperature stress
【技术实现步骤摘要】
ZmMAPK蛋白及其编码基因在调控植物低温胁迫耐性中的应用
[0001]本专利技术涉及植物基因工程
，具体涉及ZmMAPK蛋白及其编码基因在调控植物低温胁迫耐性中的应用。
技术介绍
[0002]在自然界中固着生长的植物不可避免遭受各种逆境胁迫的影响，随着水资源的日益匮乏，低温胁迫作为主要的外界环境因子之一，不仅影响植物的生长发育、地理分布，还严重影响作物的产量。因此，研究植物响应低温胁迫的生理生化变化和分子机理，寻找调控植物响应低温胁迫的关键基因，可以为培育抗寒的作物品种提供有价值的理论支持，以提高农作物的产量。玉米(Zea mays)属于禾本科玉蜀黍属植物，是重要的粮食作物和饲料作物，通过基因工程方法改良玉米低温胁迫耐性，对保持和提升玉米产量具有重要意义。
[0003]MAPK(mitogen
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activated protein kinase)蛋白激酶级联反应参与了众多生物学过程，是目前研究比较清楚的一类信号传递过程。生物或非生物胁迫等外界刺激信号将受体激活后，可以激活下游的MAPK级联反应。已有文献报道证明了部分ZmMAPK蛋白与植物逆境胁迫耐性的研究，比如，祖小峰等(2013年)提到了在生物胁迫甘蔗花叶病毒的接种后一周内，玉米叶片内ZmMAPK4基因的表达量明显上升；在非生物胁迫干旱胁迫下，ZmMAPK4基因的表达量上升，高温胁迫干旱胁迫下，ZmMAPK4基因的表达量升高，盐胁迫诱导下，ZmMAPK4基因的相对表达量也明显上升，说明了它们对ZmMAPK4基因的表达都呈现正调控，而SA诱导下，ZmMAPK4基因的相对表达量下降程现负调控模式。吴刘记等(2015年)提到了ZmMAPK
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1的过表达增强了转基因拟南芥对干旱和热胁迫的响应。不过，目前并无ZmMAPK蛋白与植物低温胁迫耐性的相关深入研究。同时，已有的研究多集中于GroupA和GroupB亚家族，而关于在蛋白结构上C端缺少CD domain(MAPKK识别结构)的GroupC和GroupD亚家族，目前研究较少。
技术实现思路
[0004]本专利技术发现，属于GroupC及GroupD亚家族的ZmMAPK8蛋白、ZmMAPK2蛋白和ZmMAPK17蛋白(Sun等2015)及其编码基因对植物(尤其是玉米)的低温胁迫耐性具有显著影响。基于上述发现，本专利技术提供了ZmMAPK蛋白及其编码基因在调控植物低温胁迫耐性中的应用。
[0005]具体而言，本专利技术首先提供ZmMAPK蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在调控植物低温胁迫耐性中的应用，所述ZmMAPK蛋白为ZmMAPK8蛋白、ZmMAPK2蛋白和ZmMAPK17蛋白中的至少一个蛋白。
[0006]本专利技术还提供ZmMAPK蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在选育低温胁迫耐性提高的植物中的应用，所述ZmMAPK蛋白为ZmMAPK8蛋白、ZmMAPK2蛋白和ZmMAPK17蛋白中的至少一个蛋白。
[0007]作为优选，通过抑制ZmMAPK8蛋白、ZmMAPK2蛋白和ZmMAPK17蛋白中至少一个蛋白
的编码基因的表达，以提高植物的低温胁迫耐性。
[0008]而通过表达或过表达ZmMAPK8蛋白、ZmMAPK2蛋白和ZmMAPK17蛋白中至少一个蛋白，也可以提高植物对低温的敏感性。
[0009]作为优选，所述ZmMAPK8蛋白具有以下任意一种氨基酸序列：
[0010]1)SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列；或，
[0011]2)SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的氨基酸序列。
[0012]作为优选，所述ZmMAPK2蛋白具有以下任意一种氨基酸序列：
[0013]1)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列；或，
[0014]2)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的氨基酸序列。
[0015]作为优选，所述ZmMAPK17蛋白具有以下任意一种氨基酸序列：
[0016]1)SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列；或，
[0017]2)SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的氨基酸序列。
[0018]应理解，考虑到密码子的简并性及不同物种密码子的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。
[0019]作为优选，ZmMAPK8蛋白的编码基因具有以下任一种核苷酸序列：
[0020](1)SEQ ID NO.4所示的核苷酸序列，或，
[0021](2)SEQ ID NO.4所示的核苷酸序列经过一个或多个核苷酸的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的编码核苷酸序列；或，
[0022](3)在严格条件下可以与SEQ ID NO.4所示的核苷酸序列进行杂交的核苷酸序列。
[0023]作为优选，ZmMAPK2蛋白的编码基因具有以下任一种核苷酸序列：
[0024](1)SEQ ID NO.5所示的核苷酸序列，或，
[0025](2)SEQ ID NO.5所示的核苷酸序列经过一个或多个核苷酸的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的编码核苷酸序列；或，
[0026](3)在严格条件下可以与SEQ ID NO.5所示的核苷酸序列进行杂交的核苷酸序列。
[0027]作为优选，ZmMAPK17蛋白的编码基因具有以下任一种核苷酸序列：
[0028](1)SEQ ID NO.6所示的核苷酸序列，或，
[0029](2)SEQ ID NO.6所示的核苷酸序列经过一个或多个核苷酸的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的编码核苷酸序列；或，
[0030](3)在严格条件下可以与SEQ ID NO.6所示的核苷酸序列进行杂交的核苷酸序列。
[0031]其中，玉米ZmMAPK8基因在玉米基因组数据库中的编号为GRMZM2G048455，由1110个碱基组成，该基因的读码框为自5
’
端第456位到第1566位碱基。该基因读码框只由两个个外显子组成，一个内含子序列。
[0032]玉米ZmMAPK2基因在玉米基因组数据库中的编号为GRMZM2G062914，由1110个碱基组成，该基因的读码框为自5
’
端第166位到第1269位碱基。该基因读码框只由两个个外显子组成，一个内含子序列。
[0033]玉米ZmMAPK17基因在玉米基因组数据库中的编号为GRMZM2G178822，由1380个碱
基组成，该基因的读码框为自5
’
端第843位到第2223位碱基。该基因读码框只由四个个外显子组成，三个内含子序列。
[0034]在一些实施方案中，所述生物材料为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ZmMAPK蛋白、或其编码基因、或其抑制因子、或含有其编码基因或抑制因子的生物材料在以下任一方面的应用：(1)调控植物低温胁迫耐性；(2)选育低温胁迫耐性提高的植物；所述ZmMAPK蛋白为ZmMAPK8蛋白、ZmMAPK2蛋白和ZmMAPK17蛋白中的至少一个蛋白。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，通过抑制ZmMAPK8蛋白、ZmMAPK2蛋白和ZmMAPK17蛋白中至少一个蛋白的编码基因的表达，以提高植物的低温胁迫耐性。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述ZmMAPK8蛋白具有以下任意一种氨基酸序列：1)SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列；或，2)SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的氨基酸序列。4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述ZmMAPK2蛋白具有以下任意一种氨基酸序列：1)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列；或，2)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的氨基酸序列。5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述ZmMAPK17蛋白具有以下任意一种氨基酸序列：1)SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列；或，2)SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或插入获得的具有相同功能蛋白的氨基酸序列。6.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，ZmMAPK...
【专利技术属性】
技术研发人员：施怡婷，杨淑华，李卓洋，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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