專利名稱：Aba和鹽相關(guān)蛋白sts1及其編碼基因和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物耐逆性相關(guān)蛋白STS及其編碼基因和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
干旱、高鹽及低溫等逆境脅迫是影響植物生長、發(fā)育的障礙因子。因此，了解小麥對逆境條件的應(yīng)答與信號傳導(dǎo)機制，提高小麥品種的抗逆性，成為小麥遺傳研究及小麥品種改良的重要任務(wù)之一。在逆境脅迫下植物體內(nèi)會產(chǎn)生一系列應(yīng)答反應(yīng)，伴隨著許多生理生化及發(fā)育上的變化。明確植物對逆境的反應(yīng)機制，將為抗逆基因工程研究和應(yīng)用提供科學(xué)論據(jù)。目前，植物抗逆性研究已逐漸深入到細(xì)胞、分子水平，并與遺傳學(xué)和遺傳工程研究相結(jié)合，探索用生物技術(shù)來改進(jìn)植物生長特性，其目的是提高植物對逆境的適應(yīng)能力。在干旱、高鹽和低溫等環(huán)境脅迫的逆境條件下，植物能夠在分子、細(xì)胞和整體水平上做出相應(yīng)的調(diào)整，以最大程度上減少環(huán)境所造成的傷害并得以生存。植物體對脅迫信號的響應(yīng)過程體現(xiàn)在多個水平和層次上，其中激素的調(diào)節(jié)是一個重要的方面。ABA是一種重要的激素，除了參與植物體生長發(fā)育外，ABA在干旱，鹽及冷等非生物脅迫過程中有重要的調(diào)節(jié)作用。在環(huán)境脅迫中，植物體產(chǎn)生大量的ABA，通過ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)而響應(yīng)環(huán)境脅迫。多個蛋白因子參與ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，其中PP2C蛋白家族是重要的負(fù)調(diào)節(jié)因子。 PP2C是一類磷酸酶，能夠抑制下游蛋白激酶SnRK2.2的活性。已有的研究結(jié)果提出的ABA 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的模式認(rèn)為，在沒有ABA時，PP2C蛋白能夠和SnRK2. 2結(jié)合并且抑制其激酶活性， 從而阻斷ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；而在ABA存在時，ABA與其受體PYR/PRL家族結(jié)合，形成的受體復(fù)合物能夠結(jié)合PP2C蛋白，從而解除對下游SnRK2. 2蛋白的抑制作用，SnRK2. 2蛋白能夠磷酸化bZIP類轉(zhuǎn)錄因子，啟動響應(yīng)基因的表達(dá)(Ma等，2009 ；Park等，2009 ；Hubbard等，2010 ； Umezawa等，2009)。在這個過程中，對PP2C蛋白的活性調(diào)節(jié)是一個重要的過程。在植物體響應(yīng)鹽脅迫的研究中，SOS信號通路是目前研究的最清楚的通路。一般認(rèn)為，鹽脅迫引發(fā)胞質(zhì)鈣信號震蕩，目前還不清楚這種鈣信號和干旱及冷引發(fā)的鈣信號有什么不同。這種鈣信號能夠激活一種鈣結(jié)合蛋白S0S3，S0S3是一個新的含有EF-手型的鈣結(jié)合蛋白家族成員，能夠感知并向下傳導(dǎo)鈣信號(Ishitani等，2000)。S0S3能夠結(jié)合并且激活一種絲/蘇氨酸蛋白激酶S0S2，S0S2是一種特異存在于植物體中的新的PKS家族， 含有一個SNFl-樣的催化位點和一個調(diào)節(jié)位點(Liu等，2000 ；Halfter等，2000)。S0S3能夠和S0S2上的調(diào)節(jié)位點結(jié)合并且打斷S0S2分子間的相互作用而爆露出S0S2的催化位點。 之后S0S3/S0S3復(fù)合體能夠調(diào)節(jié)一種膜上Na+/H+轉(zhuǎn)運體SOSl的表達(dá)(Cheng，2004)。SOSl 僅能夠輕微增加缺失內(nèi)源Na+-AIPase和Na+/H+的酵母突變體的耐鹽性，但是在突變體中共表達(dá)S0S3，S0S2, SOSl能大大增強突變體對鹽脅迫的耐受性。表達(dá)激活型的S0S2能夠增強 SOSl對鹽的耐受。在互補試驗中，激活型S0S2能夠增加野生型質(zhì)膜囊泡的Na+/H+轉(zhuǎn)運體活性但是不能增加sosl-Ι突變體的活性(Shi等，2000)。已有研究證明，S0S2能夠與ABA 信號通路中的PP2C家族蛋白中的ABI2相互作用，證明ABA和鹽脅迫兩個通路能夠相互作用(Ohta 等，2000)。在上述ABA信號通路和鹽信號通路中，蛋白質(zhì)之間的相互作用對信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控起著重要作用。蛋白之間的互作用是由特定的結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的。WD40就是能夠介導(dǎo)蛋白質(zhì)之間相互作用的結(jié)構(gòu)域。WD40結(jié)構(gòu)域也稱為Trp-Asp或WD40，約由40個氨基酸殘基組成， 具有保守的GH(Gly-His)和WD (Trp-Asp) 二肽序列。但是GH或WD序列并不是絕對存在于 WD基元。WD-i^peat蛋白家族成員的WD基元數(shù)目不同，而且各個WD基元之間一般被4 8個氨基酸殘基隔開，WD基元一致的序列結(jié)構(gòu)模式為1x6-94 — [GH-x23-41-WD]4-16。此外，WD-repeat蛋白可能含有可變長度的N-末端或C-末端。因此，WD-repeat蛋白家族成員在氨基酸序列、結(jié)構(gòu)域上的差異表明它們可能具有不同的功能。WD-repeat蛋白一般含有4-16個順式重復(fù)的WD基元。這些WD基元可以形成一個β-propeller結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過1或2個片層參與WD-I^peat蛋白和其他蛋白的互作。WD_r印eat蛋白在細(xì)胞內(nèi)的分布比較廣泛，位于細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核，可與細(xì)胞骨架連接或者通過膜蛋白，與膜互作的附屬結(jié)構(gòu)域與膜連接(Meven等，2003)。依靠WD40結(jié)構(gòu)域的功能，WD40蛋白可以和其他蛋白結(jié)合或者為其他蛋白間的相互作用提供平臺。這個特性決定了 WD40蛋白功能的多樣性。目前的研究發(fā)現(xiàn)，WD40蛋白參與了植物的生長發(fā)育多方面調(diào)控，此外還參與了植物對逆境脅迫的響應(yīng)。參與植物對逆境脅迫響應(yīng)的WD40蛋白主要有5PTasel3，PRLl, H0S15, RACKl等。 這些蛋白廣泛參與了脅迫反應(yīng)，包括糖，激素及鹽等脅迫響應(yīng)(Meven等，2003 ；Nocker等， 2003)。因此WD40蛋白在植物抗逆中的功能，已經(jīng)是研究的熱點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種植物ABA和鹽相關(guān)蛋白STSl及其編碼基因和應(yīng)用。本發(fā)明提供的蛋白質(zhì)，為一種WD40蛋白，名稱為STS1,來源于擬南芥 (Arabidopsis thaliana),是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列1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)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。序列1的蛋白質(zhì)由471個氨基酸殘基組成，含有7個WD40重復(fù)，自氨基端第123-465位氨基酸殘基序列為保守的WD40結(jié)構(gòu)域。為了使(a)中的STSl便于純化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標(biāo)簽。表1標(biāo)簽的序列
權(quán)利要求
1.一種蛋白質(zhì)，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列1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)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。
2.編碼權(quán)利要求1所述蛋白的基因。
3.含有權(quán)利要求2所述基因的重組表達(dá)載體、表達(dá)盒、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系或重組菌。
4.如權(quán)利要求3所述的重組表達(dá)載體，其特征在于所述重組表達(dá)載體具體可 PTCK303-STS1 和 pEZR(K)-LC-STSl ；所述重組表達(dá)載體具體可PTCK303-STS1和pEZR (K)-LC-STSl。所述pTCK303_STSl為將權(quán)利2所述基因片段5’端核苷酸正反兩次插入PTCK303的多克隆位點得到的重組質(zhì)粒， 優(yōu)選為權(quán)利2自5，端第144-643位位核苷酸所示的DNA片段插入PTCK303的Spel/Sacl 和BamHI/Kpnl酶切識別位點之間得到的重組質(zhì)粒。所述pES (K)-LC-STSl為將權(quán)利要求 2所述基因插入pES (K)-LC的多克隆位點得到的重組質(zhì)粒，優(yōu)選為將序列表的序列2自5’ 端第144至1559位核苷酸所示的DNA片段插入pES (K) -LC的EcoRl/BamHl酶切識別位點之間得到的重組質(zhì)粒。
5.一種培育得到的轉(zhuǎn)基因植物，是將權(quán)利要求2所述基因?qū)肽康闹参镏?，得到耐逆性高于聽述目的植物的轉(zhuǎn)基因植物。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于權(quán)利要求2所述基因通過權(quán)利要求3或4所述重組表達(dá)載體導(dǎo)入所述目的植物。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于所述耐逆性為耐旱。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于所述目的植物為擬南芥，優(yōu)選為哥倫比亞生態(tài)型擬南芥；所述方法為將權(quán)利要求2所述基因通過所述pTCK303-STSl導(dǎo)入所述目的植物中。
9.擴增權(quán)利要求2所述基因或其任意片段的引物對。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物ABA和鹽相關(guān)蛋白STS1及其編碼基因和應(yīng)用。本發(fā)明提供的蛋白質(zhì)，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列1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)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。本發(fā)明的STS1在NaCl和ABA的誘導(dǎo)下表達(dá)，編碼的蛋白定位到細(xì)胞質(zhì)近膜區(qū)。本發(fā)明的STS1RNAi轉(zhuǎn)基因植株可以提高植物的耐鹽性，為人為控制抗逆和耐逆相關(guān)基因的表達(dá)提供了基礎(chǔ)，將在培育抗逆性和耐逆性增強的植物育種中發(fā)揮重要的作用。
文檔編號C07H21/04GK102174092SQ20101059026
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者李霞, 王志娟, 王濤 申請人:中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所