專利名稱：植物耐逆性相關(guān)蛋白TaSnRK2.10及其編碼基因與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種植物耐逆性相關(guān)蛋白TaSnRK2. 10及其
編碼基因與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
干旱缺水是全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的嚴重問題，也是制約我國糧食生產(chǎn)發(fā)展的重要因素。主要糧食作物小麥的栽培需要大量的水，我國平均每生產(chǎn)1噸小麥需水量約500-700m3。 全世界發(fā)展中國家至少有6000萬公頃小麥栽培在雨養(yǎng)耕地，但其產(chǎn)量水平只有灌溉條件下的10% -50%。所以，發(fā)展耐旱節(jié)水小麥品種，以提高作物的水分利用效率，既可增加產(chǎn)量，又可以緩解水資源短缺的矛盾。改良作物耐旱性對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力具有重大意義，受到世界各國的高度重視， 近期我國啟動的轉(zhuǎn)基因作物新品種培育重大專項就是最好的實證。研究植物的耐旱機理、 克隆耐旱相關(guān)基因、通過基因工程改良作物耐旱性是培育耐旱作物新品種的一條有效途徑。雖然作物的耐旱性遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜，克隆、轉(zhuǎn)化耐旱基因獲得耐旱性明顯提高的新品種難度較大，但經(jīng)眾多科學家的共同努力，已經(jīng)取得了一定的進步，涌現(xiàn)了不少成功的例子。目前，已克隆的耐旱相關(guān)基因主要包兩大類，第一類為功能基因，這類基因包括低分子可溶性糖、氨基酸和小分子蛋白質(zhì)等合成相關(guān)基因，以及保護細胞免受損害的酶類，如脯氨酸合成相關(guān)酶基因，包括吡咯啉-5-羧酸合成酶基因P5CS及PVAB2，吡咯琳-5-羧酸還原酶基因P5CR等；晚期胚胎發(fā)生豐富蛋白(LEA)，小麥LEA蛋白基因。第二類是調(diào)節(jié)基因，包括各種參與水分脅迫信號傳遞的基因，主要包括(1)參與 ABA、乙烯等信號分子合成的關(guān)鍵酶類；(2)轉(zhuǎn)錄因子，如DREB，NF-YB1等；(3)蛋白磷酸酶， 如蛋白質(zhì)磷酸酶2A和2C等，它們參與ABA信號的傳遞。(4)蛋白磷酸激酶，植物蛋白激酶家族非常，主要包括分裂素激活蛋白激酶(MAPK)，鈣依賴的蛋白激酶(CDPK)和蔗糖非發(fā)酵相關(guān)蛋白激酶(SNF1 (sucrose non-fermenting)related protein kinase，SnRK)，其中 SnRK 是近期發(fā)現(xiàn)的參與對各種逆境反應(yīng)的蛋白激酶。SnRK家族非常龐大，根據(jù)其序列相似性和結(jié)構(gòu)域特點，SnRK家族可以分為3個亞家族SnRKl，SnRK2和SnRK3，其中SnRKl廣泛存在于動植物和微生物中。研究表明SnRKl 主要參與生物體內(nèi)對營養(yǎng)缺乏的響應(yīng)，而SnRK2和SnRK3是植物特有的蛋白激酶。目前，人們對SnRK3亞家族的研究相對比較多，其中對SnRK3成員中的S0S2研究尤為透徹，S0S2編碼一種Na+/H+轉(zhuǎn)運蛋白，該蛋白能夠調(diào)節(jié)植物細胞內(nèi)外鈉、鉀離子的平衡，其過量表達能增強轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性。此外，人們發(fā)現(xiàn)了 4個S0S2類似蛋白激酶，分別參與對不同脅迫的反應(yīng)，如PKSll可能參與對糖的感應(yīng)，PKS6和PKS18參與ABA信號傳遞，AtCIPKl/PKS13 調(diào)節(jié)對鹽的耐受性。小麥SnRK3成員WPK4受光、細胞分裂素和低溫的誘導(dǎo)，而被蔗糖抑制。人們對SnRK2家族研究起步較晚，但越來越多的證據(jù)表明該家族大多成員受滲透脅迫誘導(dǎo)表達，部分成員還參與ABA信號的傳遞過程。Boudsocq在擬南芥中克隆了 10 個SnRK2成員，發(fā)現(xiàn)其中的9個成員受高滲和鹽脅迫的誘導(dǎo)，5個參與對ABA的響應(yīng)，其中0ST1/SRK2.6及其直系同源基因Vicia faba AAI3K參與對ABA調(diào)節(jié)的氣孔關(guān)閉的控制調(diào)節(jié)， 過量表達SnRK2. 8和SnRK2. 3能增強轉(zhuǎn)基因植株的耐旱性。Kobayashi等在水稻中分離到 10 個 SnRK2 成員，稱之為脅迫激活蛋白激酶(Stress Activated Protein Kinase, SAPK)， 研究表明這10個成員都參與對滲透脅迫的應(yīng)答，其中3個受ABA誘導(dǎo)。Huai等在玉米中克隆了 9個SnRK2成員，發(fā)現(xiàn)不同成員對逆境脅迫的應(yīng)答不同。過量表達該家族成員SAPK4 能明顯增強轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性。在大豆中，人們分離到4個SnRK2成員，SPKUSPK2.SPK3 和SPK4，其表達都受滲透脅迫誘導(dǎo)，其中SPK3還受外源ABA的誘導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種植物耐逆性相關(guān)蛋白及其編碼基因。本發(fā)明所提供的蛋白，其來源于普通小麥(Triticum aestivum L.)，命名為 TaSnRK2. 10，為如下(a)或(b)所示的蛋白(a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中序列2的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐逆性相關(guān)的由(a)衍生的蛋白質(zhì)。所述一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加為不超過10個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加。為了使(a)中的蛋白便于純化，可在由序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)的N端或C端連接上如表1所示的標簽。表1.標簽的序列
權(quán)利要求
1.一種蛋白，為如下(a)或(b)(a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中序列2的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和 /或添加且與植物耐逆性相關(guān)的由(a)衍生的蛋白質(zhì)。
2.權(quán)利要求1所述蛋白的編碼基因。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼基因，其特征在于所述編碼基因為如下1)-5)中任意一種DNA分子1)序列表中序列1所示的DNA分子；2)序列表中序列1的自5'末端第84-1149位核苷酸所示的DNA分子；3)序列表中序列1的自5'末端第48-1166位核苷酸所示的DNA分子；4)在嚴格條件下與1)或2)或3)限定的DNA序列雜交且編碼與耐逆性相關(guān)蛋白的DNA 分子；5)與1)或2)或3)限定的DNA序列有90%以上同源性且編碼與耐逆性相關(guān)蛋白的 DNA分子。
4.含有權(quán)利要求2或3所述編碼基因的重組表達載體、重組菌、轉(zhuǎn)基因細胞系或表達品.ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重組表達載體，其特征在于所述重組表達載體為將權(quán)利要求1所述蛋白的編碼基因插入PPZP211-GFP中，得到表達權(quán)利要求1所述蛋白的載體。
6.一種培育轉(zhuǎn)基因植物的方法，為將權(quán)利要求1所述蛋白的編碼基因?qū)肽康闹参镏?，得到具有如?)-3)中的全部、任意一種或任意兩種特征的轉(zhuǎn)基因植物1)所述轉(zhuǎn)基因植物的主根長度大于所述目的植物；2)所述轉(zhuǎn)基因植物的側(cè)根數(shù)目大于所述目的植物；3)所述轉(zhuǎn)基因植物的耐逆性高于所述目的植物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于 所述耐逆性為耐干旱、耐鹽和/或耐低溫。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于所述權(quán)利要求1所述蛋白的編碼基因是通過權(quán)利要求4或5所述的重組表達載體導(dǎo)入所述目的植物中的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一所述的方法，其特征在于所述目的植物為單子葉植物或雙子葉植物；所述雙子葉植物具體為擬南芥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物抗逆相關(guān)蛋白TaSnRK2.10及其編碼基因與應(yīng)用。本發(fā)明蛋白，為如下(a)或(b)所示的蛋白(a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中序列2的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐逆性相關(guān)的由(a)衍生的蛋白質(zhì)。本發(fā)明的實驗證明，將本發(fā)明基因?qū)胫参镏校商岣咧参锏目鼓嫘?，如耐旱?jié)水、抗鹽或耐寒，因此，本發(fā)明基因及其應(yīng)用對培育耐旱節(jié)水、抗鹽或耐寒新品種具有重要的現(xiàn)實意義。
文檔編號A01H5/00GK102399760SQ20111033326
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者張洪映, 景蕊蓮, 毛新國 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所