本发明专利技术公开了一个来源于拟南芥的蛋白磷酸酶2C及其编码基因与应用。其目的是提供一个拟南芥的蛋白磷酸酶2C及其编码基因与其在调控植物生长发育和抗逆性中的应用。本发明专利技术所述的AtPP2CA2基因是用基因芯片的方法从ABA、盐和干旱诱导处理的拟南芥cDNA文库中筛选发现的，其在GenBank中的编号是At5g59220，该基因的cDNA长1242bp，编码413个aa的蛋白。本发明专利技术的基因及其编码蛋白对于植物耐逆机制的研究，以及提高植物的耐旱、耐盐等耐逆性及相关性状的改良具有重要的理论及实际意义，将在植物的耐逆基因工程改良中发挥重要作用，应用前景广阔。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基因工程领域，具体涉及一种拟南芥蛋白磷酸酶2C基因的应用。
技术介绍
生物在不同的发育时期以及在适应多变的外界环境中，都需要对自身基因的表达 方式做出及时而准确的调整。例如植物在生长发育过程中经常受到各种环境因子的影响， 其中有复杂的信息感受、识别和传导并作出相应生理生化反应的过程，而此过程所涉及的 一个重要细胞生物学事件是蛋白质的可逆磷酸化。研究(Kerk等2002，Luan 2003)表明， 蛋白质的可逆磷酸化在生命活动的各个信号传导途径中扮演重要角色，通过对底物分子的 修饰和去修饰实现信号的级联和传导。这种修饰是由蛋白激酶和蛋白磷酸酶这一对酶的酶 促作用完成的，其中蛋白激酶接受上游信号分子的指令使底物分子磷酸化，磷酸化的底物 分子进而激发下游信号分子，使信号得以传导；而蛋白磷酸酶则是当需要解除某种受到激 发的信号途径时使之还原到初始状态，或者是保持某个信号途径的开或关时起调控作用。 以往的研究主要侧重于蛋白激酶在信号传导途径中的作用，而对蛋白质去磷酸化在生物信 号传导中的精细调控作用知之甚少。由于编码激酶/磷酸酶的基因之间存在功能重叠现 象，大多数磷酸酶的功能，以及蛋白磷酸化是怎样与单个信号传导途径相联系的，目前还不 太清楚。植物中存在为数众多的蛋白激酶和磷酸酶，参与体内庞杂信号网络的各个方 面，例如拟南芥基因组中编码蛋白磷酸酶的基因有112个(Kerk等2002)。植物蛋白磷 酸酶通常分为两大类，即蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶(protein Ser/Thr phosphatases, PSPs)和蛋白酪氨酸磷酸酶(protein Tyr phosphatases, PTPs)。PSPs专一去除底物蛋 白上丝氨酸或苏氨酸残基的磷酸基团，而PTPs则专一去除底物蛋白上酪氨酸残基的磷酸 基团。此外，还有一类对丝氨酸/苏氨酸以及酪氨酸都能起作用的双专化磷酸酶(dual specificityphosphatases,DSPs)。根据催化亚基的不同，PSPs分为蛋白磷酸酶1 (protein phosphatase 1，PPl)、蛋白磷酸酶 2 (protein phosphatase 2，PP2)，其中 PP2 则因对金属 离子的不同要求进一步细分为蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)、蛋白磷酸 酶2B(protein phosphatase 2B，PP2B)、蛋白磷酸酶2C(protein phosphatase 2C，PP2C)等 亚类。PP2A维持其生物活性不需要离子参与，PP2B需要Ca2+参与，而PP2C则需要Mg2+或Mn2+ 参与。PP1、PP2A、PP2B间有较高的序列同源性，组成一个蛋白磷酸酶P(proteinphosphatase P，PPP)家族；PP2C则与需要Mg2+的丙酮酸脱氢酶磷酸酶和另外一些丝氨酸/苏氨酸磷酸 _ (Ser/Thr phosphatases, STs)组@蛋白 舞M(protein phosphatase Μ, PPM) (Luan 2000, Luan 2003)。PP2C是一种单体蛋白磷酸酶，其氨基酸同源区域主要位于C端的催化结 构域，而N端则含有一段保守性不强的延伸区域，此区域可能对PP2C的活性有调控作用。到 目前为止，在拟南芥基因组中已经确认了 76个编码PP2C的基因(Kerk等2002)，除其中的6 个基因独立进化为单独的簇外，其余的70个基因形成10个簇(A-Jcluster) (Schweighofer 等 2004)。植物中PP2C在细胞信号传导过程中起着非常重要的作用。其中研究得较多是关 于PP2C参与脱落酸(ABA)调控的各类信号传导途径。迄今，在拟南芥PP2C基因家族中鉴定 了5个参与484信号途径的基因481148124丨 204、撤81和HAB2，并且它们都是ABA信号 的负调控因子(Saez 等 2004 ；Kuhn 等 2006 ；Nishimura 等 2007 ；Fujii 等 2009 ；Miyazono 等 2009 ；Ma 等 2009 ；Park 等 2009 ；Rubio 等 2009 ；Umezawa 等 200 。研究表明，ABIl 和 ABI2 参与ABA调控的种子休眠/萌发信号途径、离子通道与保卫细胞信号转导途径以及抗逆信 号途径(Saez 等 2004 ；Yoshida 等 2006 ；Ma 等 2009 ；Umezawa 等 2009) ；AtPP2CA 也可能参 与ABA调控的气孔关闭、种子萌发和抗逆信号途径(Tahtiharju和I^alva 2001 ；Yoshida等 2006 ；Miyazono等2009)。PP2C除参与ABA信号的各个途径外，还可能参与植物体内其它多 种信号途径，包括创伤反应、生长发育以及抗病等(khweighofer等2004)。但是，AtPP2CA2 基因在调控植物生长发育和胁迫应答等过程中的作用还尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种拟南芥蛋白磷酸酶AtPP2CA2基因在调控植物生长发育 和抗逆性中的应用。本专利技术采用基因芯片的方法从ABA、盐和干旱诱导处理的拟南芥cDNA文库中筛 选发现蛋白磷酸酶基因AtPP2CA2，其在GenBank中的编号是At5g59220，该基因的cDNA长 1242bp，编码413个aa的蛋白。本专利技术发现所述拟南芥蛋白磷酸酶AtPP2CA2基因编码的蛋白主要定位在细胞核 上。该基因主要在细胞核中行使功能。本专利技术所述拟南芥蛋白磷酸酶AtPP2CA2的转基因实验证明，该基因参与调控植 物的生长发育和胁迫应答等过程，从而为植物品种的改良提供了一个优质基因，同时也对 深入理解蛋白磷酸酶PP2C的生物学过程和生物学功能具有特别重要的意义。本专利技术的基 因及其编码蛋白具有重要的经济意义和应用前景。附图说明图1 洋葱表皮细胞瞬时表达AtPP2CA2蛋白的亚细胞定位.A.蓝光(395nm)激发 下的洋葱表皮细胞；B. DAPI染色后的洋葱表皮细胞.图2 野生型拟南芥受ABA和NaCl的诱导表达情况.A. PP2CA2基因受NaCl诱导 后的表达分析；B. PP2CA2基因受ABA诱导后的表达分析.图3 =T-DNA插入突变体的鉴定.A.突变体中PP2CA2基因插入突变位点示意图； B. PP2CA2的T-DNA插入突变体的PCR鉴定；C. PP2CA2的T-DNA插入突变体的半定量RT-PCR鉴定.图4 不同浓度ABA处理野生型和pp2Ca2缺失突变体后的种子萌发率和绿芽率分 析.A.萌发率；B.绿芽率.图5 不同浓度NaCl处理野生型和pp2Ca2缺失突变体后的种子萌发率分析.图6 :ABA处理野生型和pp2Ca2缺失突变体后第1，2，3天时的种子萌发率分 析· A. 0. IuM ABA ；B. 0. 6uM ABA.图7 野生型和pp2Ca2突变体在ABA处理后的根长变化.图8 胁迫应答相关基因在pp2ca2突变体与野生型中的表达分析.A. IOOuM ABA处 理；B. 300mM NaCl 处理·图9 野生型和35S: :AtPP2CA2过表达突变体幼苗的半定量RT-P本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种拟南芥的蛋白磷酸酶基因ＡｔＰＰ２ＣＡ２在提高植物抗逆能力上的应用。其特征在于所述基因ＡｔＰＰ２ＣＡ２来源于拟南芥ｃＤＮＡ文库，其在ＧｅｎＢａｎｋ中的编号是Ａｔ５ｇ５９２２０，ｃＤＮＡ长１２４２ｂｐ，编码４１３个ａａ的蛋白。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭新红，刘选明，王婕，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43
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