本发明专利技术公开了一种CPN20蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。本发明专利技术所提供的应用具体为由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质在如下a1）或a2）中的应用：a1）调控植物抗旱性；a2）选育抗旱性提高的植物品种。实验证明，本发明专利技术所得的CPN20基因过表达的转基因植株，相比未转基因的对照植株，对干旱的耐受性降低，同时CPN20基因表达下调的T-DNA插入突变体植株cpn20-1，相比未转基因的对照植株，对干旱的耐受性提高。本发明专利技术对植物抗逆性分子机制以及分子育种研究方面具有重要意义，对于粮食和经济作物的遗传改良，提高作物对干旱的耐受性等方面具有重要的实用价值和广阔的市场前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物
，涉及一种CPN20蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。
技术介绍
陆生植物在整个生长发育阶段都可能受到逆境胁迫的影响，其中干早是强烈制约植物生长和作物产量的一个重要因素。植物为生存进化出一系列抵抗、耐受以及躲避逆境胁迫的策略。有关植物抗逆性的研究一直是植物学领域的热点。传统的育种技术改良耐胁迫性状难度较大，而随着分子生物学技术的发展及对植物抗逆分子机制的深入研究，分子水平抗逆基因工程取得重大进展。采用转基因技术向植物导入抗逆性外源基因已成为改良植物抗逆性的新途径。植物抗逆机制及相关基因工程的研究具有非常广阔的前景和十分重要的意义。Chaperones (分子伴侣)是一类功能性伴侣蛋白，具有平衡蛋白质折叠、装配、定位和降解的作用。大部分分子伴侣在高温或其它胁迫条件下表达量上调，因此它们也被称为热激蛋白(HSPs)。在植物中，根据蛋白分子量不同将分子伴侣分为五个家族，分别为HSP100家族、HSP90家族、HSP70家族，伴侣蛋白(HSP60)和小HSP家族。共伴侣蛋白能够与分子伴侣例如HSP60、HSP70或HSP90相互作用，辅助特异底物折叠。近期有研究表明，共伴侣蛋白与其相应的分子伴侣也参与了一些信号转导过程。例如，HSP40是HSP70的共伴侣蛋白，它在植物适应高盐环境中发挥重要作用。HSP40类蛋白J3通过调控PSK5活性参与拟南芥耐盐信号转导过程，J3能够通过抑制PKS5激酶活性进而促进质膜H+-ATP酶的活性。SGTl是HSP70/HSP90复合体的支架蛋白，其在植物生长素和茉莉素以及SCF E3泛素连接酶依赖的信号转导中发挥重要作用。近期研究表明，HSP90及SGTlb在ABA调控种子萌发和气孔运动中发挥负调控作用。 分子伴侣/共伴侣蛋白中研究比较深入的是伴侣蛋白HSP60，或称CPN60/CPN10。伴侣蛋白HSP60/CPN60包括两组。第一组存在于细菌和真核生物的叶绿体和线绿体中。在大肠杆菌(E.coli)中，桶装伴侣蛋白GroEL/CPN60具有一个顶端疏水区，其在共伴侣蛋白GroES/CPNIO帮助下形成亲水笼，辅助蛋白质折叠。折叠后蛋白在GroES/CPNIO与GroEL/CPN60解离后从亲水笼中被释放。第二组伴侣蛋白存在于真核细胞的胞质中，其具有的外延的帽状结构在功能上与共伴侣蛋白GroES/CPNIO。CPN20是CPN60的共伴侣蛋白，其在豌豆的叶绿体基质中首次被发现。CPN20由一个前导肽和两个同源性为46%的CPN10类似结构顺次连接构成。对拟南芥伴侣蛋白相应基因表达进行分析，发现CPN20表达量远高于其相应的CPN60家族，且其表达量也高于叶绿体中另外两个共伴侣蛋白(CPNIOs)。由此推测，CPN20可能具有独立于其共伴侣蛋白功能的其它功能。而最近的报道表明，拟南芥叶绿体CPN20调节铁超氧化物歧化酶(FeSOD)活性的功能独立于共伴侣蛋白功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种CPN20蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。本专利技术所提供的应用，具体为由序列表中序列3所不的氣基酸序列组成的蛋白质(命名为CPN20)或其编码基因(命名为CPN20)在如下al) _a3)中的应用:al)调控植物抗旱性；a2)选育抗旱性提高的植物品种；a3)选育抗旱性降低的植物品种。在上述应用中，al)中的所述调控植物抗旱性具体体现在:所述由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质在所述植物中的表达量越低，所述植物的抗旱性越高；所述由序列表中序列3所的氣基酸序列组成的蛋白质在所述植物中的表达量越闻，所述植物的抗旱性越低。在上述应用中，a2)中的所述选育抗旱性提高的植物品种的方法，均具体可包括将所述CPN20蛋白表达量较低的植株作为亲本进行杂交的步骤。在上述应用中，a3)中的所述选育抗旱性降低的植物品种的方法，均具体可包括将所述CPN20蛋白表达量较高的植株作为亲本进行杂交的步骤。本专利技术还提供一种培育抗旱性提高的转基因植物的方法。本专利技术所提供的培育抗旱性提高的转基因植物的方法，具体可包括如下步骤: a)在目的植物中对由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因进行抑制表达，得到转基因植物；b)从步骤a)所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，抗旱性提高的转基因植物。在上述培育抗旱性提高的转基因植物方法中，所述在目的植物中对由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因进行抑制表达，可通过RNA干扰的方式干扰所述目的植物中所述CPN20基因的表达。当然，任何可降低所述目的植物中所述CPN20基因的表达的方法均可。当然，培育抗旱性降低的转基因植物的方法也属于本专利技术的保护范围。所述培育抗旱性降低的转基因植物的方法，具体可包括如下步骤:c)向目的植物中导入由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因，得到表达所述编码基因的转基因植物；d)从步骤c)所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，抗旱性降低的转基因植物。在上述应用或方法中，所述由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因(即CPN20基因)是如下I)至5)中任一所述的DNA分子:I)编码序列为序列表中序列2自5’末端第87至848位核苷酸所示的DNA分子；2)序列表中序列2所示的DNA分子；3)序列表中序列I所示的DNA分子；4)在严格条件下与I) -3)任一所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子；5)与I) -4)任一限定的DNA分子具有90%以上同源性且编码由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。上述严格条件可为用6XSSC，0.5%SDS的溶液，在65°C下杂交，然后用2XSSC，0.1%SDS 和 I X SSC, 0.1%SDS 各洗膜一次。其中，序列I由1813个核苷酸组成，为所述CPN20基因在拟南芥基因组中序列，其中第 80-339 位、第 519-788 位、第 971-1069 位、第 1229-1315 位、第 1393-1514 位为 5 个内含子序列；序列2由975个核苷酸组成，为所述CPN20基因的cDNA序列，其中第87-848位为编码序列(ORF);序列I和序列2均编码序列表中序列3所示的蛋白质，序列3由253个氨基酸残基组成。在上述培育抗旱性降低的转基因植物的方法中，所述由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因是通过含有所述蛋白质的编码基因的重组表达载体导入所述目的植物中的。所述重组表达载体可用现有的植物表达载体构建。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等，如pGreen0029、pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、pBI121、pBinl9、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表达载体。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端。使用所述基因构建重组表达载 体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子本文档来自技高网...
【技术保护点】
由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质在如下a1）?a3）中的应用：a1）调控植物抗旱性；a2）选育抗旱性提高的植物品种；a3）选育抗旱性降低的植物品种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张大鹏，张晓枫，姜涛，王小芳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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