玉米类受体蛋白激酶基因ZmPK1及其编码蛋白在植物抗旱中的应用制造技术

本发明专利技术涉及植物抗旱技术领域，具体提供玉米类受体蛋白激酶基因ZmPK1及其编码蛋白在植物抗旱中的应用。本发明专利技术所提供的玉米ZmPK1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；所述编码蛋白的氨基酸序列为SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列产生的不同转录本所编码蛋白的氨基酸序列。根据本发明专利技术公开的核苷酸序列，通过转基因技术，在玉米中过表达ZmPK1或者敲除ZmPK1基因，分别获得在苗期抗旱性降低和抗旱性提高的植株，为基因工程育种、培育抗旱植物新品种提供了基因资源。供了基因资源。

【技术实现步骤摘要】
玉米类受体蛋白激酶基因ZmPK1及其编码蛋白在植物抗旱中的应用


[0001]本专利技术涉及植物抗旱
，尤其涉及玉米类受体蛋白激酶基因ZmPK1及其编码蛋白在植物抗旱中的应用。

技术介绍

[0002]蛋白激酶可以将ATP上的末位磷酸基团转移到底物蛋白特定的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基上，催化底物蛋白的磷酸化修饰进而参与胞内信号转导过程，调控生物体的生命活动过程。根据蛋白激酶被活化或失活时所修饰的氨基酸残基的不同，可将蛋白激酶分为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(STPK)、酪氨酸蛋白激酶(TPK)、组氨酸蛋白激酶(HPK)、色氨酸蛋白激酶、天冬氨酰基/谷氨酰基蛋白激酶5种类型。
[0003]植物中存在众多类似动物生长因子受体蛋白激酶(Receptor protein kinases,RPKs)的蛋白，称之为植物类受体蛋白激酶(Receptor
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like kinases，RLKs)，属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员。RLKs主要作为胞外信号的受体，负责信号的感知和传递，使胞外信号转变为胞内反应，从而调节植物的生长发育及环境适应性等过程。典型的RLKs包含N端胞外结构域(接受、识别并结合配体信号)、单次跨膜结构域(定位及传递信号)和C端胞内激酶结构域(催化磷酸化反应)。
[0004]根据类受体蛋白激酶胞外域的氨基酸序列的不同，可以将植物类受体蛋白家族成员区分为多个亚族，主要包括富含亮氨酸重复型类受体蛋白激酶(Leucine
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rich repeats receptor/>‑
like kinase，LRR
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RLK)，含S
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结构域型类受体蛋白激酶(S
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domain receptor
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like kinase，S
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RLK)，类表皮生长因子型类受体蛋白激酶(Epidermal growth factor
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like repeats receptor
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like kinase，EGF
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RLK)，类肿瘤坏死因子受体型类受体蛋白激酶(Tumor necrosis factor receptor receptor
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like kinase，TNFR
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RLK)，凝集素型类受体蛋白激酶(Lectin
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like receptor
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like kinase，Lec
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RLK)，类病程蛋白5型类受体蛋白激酶(Pathogensis
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related protein 5
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like receptor
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like kinase，PR5
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RLK)。
[0005]植物类受体激酶家族成员数量众多，功能各异，在植物中广泛存在，已知在拟南芥中存在600多个RLKs，在水稻中多达1100多个RLKs，玉米中超过700个家族成员。迄今为止，只有少数数量的RLKs的功能被鉴定。RLKs在植物细胞内发挥着重要的生物学功能，包括激素信号的感知、生长发育、共生防御、花粉管萌发及非生物胁迫应答过程中。LRR
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RLK家族成员BRI1(BRISSINOSTEROID INSENSITIVE 1)和BAK1(BRI1
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associate receptor kinase 1)作为油菜素类固醇(BRs)的受体和共受体在BR的信号转导过程中发挥作用，BRI1的胞外域感知BR信号，与其共受体BAK1互作形成异源二聚体并相互磷酸化，进而激活BR信号。在拟南芥中，类受体蛋白激酶FLS2(Flagellin sensitive 2)已被证明是病原菌表面分子Flg22多肽的识别受体，且BAK1作为FLS2的共受体，以Flg22依赖的方式互作在植物感知病原菌入侵的过程中发挥关键作用。RLKs在抵御干旱等逆境生物胁迫时也有相当重要的作用，在水稻中发现的OsSIK1基因能够强烈响应盐和干旱胁迫处理，超表达后的OsSIK1对盐和干旱耐受
性明显提高。在玉米中关于RLKs基因的具体功能报道非常少，更多玉米中的RLKs的功能有待进一步研究和挖掘。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种对玉米抗旱性具有显著影响的玉米Zm PK1基因的应用，通过在玉米中过表达ZmPK1基因，获得过表达植株，利用Crisp/Cas9对基因进行编辑，获得突变体植株。
[0007]目前植物中已有一些RLKs家族蛋白在逆境功能研究的相关报道，但大多集中于拟南芥和水稻中，玉米中的相关报导较少，其作用机制也不甚清楚。本专利技术以玉米ND101为材料，利用转基因技术，将玉米中的ZmPK1基因分别进行过表达和基因编辑，获得表达量提高的植株和突变植株，通过遗传改造提高玉米对干旱胁迫的耐受性。
[0008]第一方面，本专利技术提供玉米ZmPK1基因及其编码蛋白在玉米抗旱性调控中的应用：所述玉米ZmPK1基因的核苷酸序列为以下任一所示：
[0009](1)如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列及其互补序列；
[0010](2)所述的核苷酸序列为如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸，表达相同功能的蛋白质的核苷酸序列；
[0011](3)所述玉米ZmPK1基因的核苷酸序列为在严格条件下与SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示序列杂交的核苷酸序列。
[0012](4)与SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列具有至少85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％同一性的序列，其编码的多肽具有调控植物抗旱的功能；
[0013](5)由SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列产生的不同转录本。
[0014]本专利技术涉及玉米基因ZmPK1。本专利技术中涉及的玉米ZmPK1在Zea mays(B73_RefGen_v3)版本基因号为：GRMZM2G328785，在Zea mays(B73_RefGen_v4)基因号为Zm00001d037783。ZmPK1基因cDNA由2843个碱基组成，共1个转录本。该基因有1个外显子。由于玉米同一段DNA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保护范围内。
[0015]如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列是ZmPK1基因的cDNA序列，如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列是ZmPK1基因的CDS序列。
[0016]在本专利技术提供的应用中，对所述玉米ZmPK1基因进行敲除，增强植物抗旱能力。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种分离的核酸分子，其包含选自以下的序列：
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.玉米ZmPK1基因及其编码蛋白在玉米抗旱性调控中的应用：所述玉米ZmPK1基因的核苷酸序列为以下任一所示：(1)如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列及其互补序列；(2)所述的核苷酸序列为如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸，表达相同功能蛋白质的核苷酸序列；(3)所述玉米ZmPK1基因的核苷酸序列为在严格条件下与SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示序列杂交的核苷酸序列；(4)与SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列具有至少85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％同一性的序列，其编码的多肽具有调控植物抗旱的功能；(5)由SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列产生的不同转录本。2.一种分离的核酸分子，其特征在于，其包含选自以下的序列：1)编码SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列的核苷酸序列；或2)编码与SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列具有至少85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％同一性的氨基酸序列的核苷酸序列，其编码的多肽具有调控植物抗旱的功能；或3)编码在SEQ ID NO.3所示的序列中取代和/或缺失和/或增加一个或多个氨基酸残基所得的氨基酸序列的核苷酸序列，且其编码的氨基酸序列具有调控植物抗旱的功能。3.一种分离的多肽，其特征在于，所述多肽的氨基酸序列为以下任一所示：1)SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列；或2)与SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列具有至少85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％同一性的氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽梅，李希东，武维华，郝杰，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：