一種與植物光合作用活性相關(guān)的hpe109蛋白及其編碼基因與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種與植物光合作用活性相關(guān)的HPE109蛋 白及其編碼基因與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 光合作用是指綠色植物（包括光合藻類）在光照條件下利用太陽能把二氧化碳和 水固定為有機(jī)物并釋放出氧氣的過程，它是地球上所有生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，對 光合作用進(jìn)行深入研究不僅是一個重大的科學(xué)問題更是一個重要的糧食問題和能源問題。
[0003] 葉綠體是綠色植物和光合藻類細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，而葉綠體中的類 囊體膜更是光合作用的直接場所。高等植物內(nèi)囊體膜上附著著四大超級大分子蛋白復(fù)合 體--光系統(tǒng)II、光系統(tǒng)I、細(xì)胞色素b6f和ATP酶復(fù)合體。通過內(nèi)囊體膜上四大復(fù)合物植 物將吸收的光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。但如果植物吸收的光能超過其可以利用的能量，葉綠體中 會積累過量的活性氧，損傷類囊體膜上的蛋白復(fù)合物，從而造成光氧化損傷，導(dǎo)致葉綠體的 生物發(fā)生異常引起光合效率的下降。除了基本的四大復(fù)合物蛋白外，植物進(jìn)化出了大量的 調(diào)控機(jī)制來維持這一復(fù)雜的光化學(xué)過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個目的是提供一種蛋白質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明提供的蛋白質(zhì)是如下a)或b)或c)的蛋白質(zhì)：
[0006]a)氣基酸序列是序列表中序列2所不的蛋白質(zhì)；
[0007]b)在序列表中序列2所示的蛋白質(zhì)的N端和/或C端連接標(biāo)簽得到的融合蛋白 質(zhì)；
[0008]c)將序列表中序列2所示的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或 缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明的另一個目的是提供與上述蛋白質(zhì)相關(guān)的生物材料。
[0010] 本發(fā)明提供的與上述蛋白質(zhì)相關(guān)的生物材料為下述A1)至A20)中的任一種：
[0011] A1)編碼上述蛋白質(zhì)的核酸分子；
[0012] A2)含有A1)所述核酸分子的表達(dá)盒；
[0013] A3)含有A1)所述核酸分子的重組載體；
[0014] A4)含有A2)所述表達(dá)盒的重組載體；
[0015]A5)含有A1)所述核酸分子的重組微生物；
[0016] A6)含有A2)所述表達(dá)盒的重組微生物；
[0017] A7)含有A3)所述重組載體的重組微生物；
[0018]A8)含有A4)所述重組載體的重組微生物；
[0019]A9)含有A1)所述核酸分子的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系；
[0020] A10)含有A2)所述表達(dá)盒的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系；
[0021] All)含有A3)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系；
[0022] A12)含有A4)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系；
[0023] A13)含有A1)所述核酸分子的轉(zhuǎn)基因植物組織；
[0024] A14)含有A2)所述表達(dá)盒的轉(zhuǎn)基因植物組織；
[0025] A15)含有A3)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物組織；
[0026] A16)含有A4)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物組織；
[0027] A17)含有A1)所述核酸分子的轉(zhuǎn)基因植物器官；
[0028] A18)含有A2)所述表達(dá)盒的轉(zhuǎn)基因植物器官；
[0029] A19)含有A3)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物器官；
[0030] A20)含有A4)所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物器官。
[0031] 上述相關(guān)生物材料中，A1)所述核酸分子為如下1)或2)或3)所示的基因：
[0032] 1)其編碼序列是序列表中序列1的cDNA分子或DNA分子；
[0033] 2)與1)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性，且編碼權(quán)利要求1所述 的蛋白質(zhì)的cDNA分子或基因組DNA分子；
[0034] 3)在嚴(yán)格條件下與1)或2)限定的核苷酸序列雜交，且編碼權(quán)利要求1所述的蛋 白質(zhì)的cDNA分子或基因組DNA分子。
[0035] 本發(fā)明還有一個目的是提供上述蛋白質(zhì)或上述相關(guān)生物材料的新用途。
[0036] 本發(fā)明提供了上述蛋白質(zhì)或上述相關(guān)生物材料在調(diào)控植物光合作用活性中的應(yīng) 用；
[0037] 所述調(diào)控植物光合作用活性是通過調(diào)控植物光系統(tǒng)活性和/或光合相關(guān)蛋白含 量和/或葉綠素含量和/或葉綠體發(fā)育體現(xiàn)的。
[0038] 上述應(yīng)用中，所述光系統(tǒng)為光系統(tǒng)II和/或光系統(tǒng)I;
[0039] 所述光合相關(guān)蛋白為D1蛋白和/或D2蛋白和/或PsaA/B蛋白和/或Cytf蛋白 和/或CF1蛋白和/或RbcL蛋白；
[0040] 所述葉綠素為葉綠素a和/或葉綠素b。
[0041] 本發(fā)明還提供了上述蛋白質(zhì)或上述相關(guān)生物材料在培育光合作用活性提高的轉(zhuǎn) 基因植物中的應(yīng)用。
[0042] 上述應(yīng)用中，所述光合作用活性提高體現(xiàn)在如下1) _5)中的至少一種：
[0043] 1)光系統(tǒng)II活性提高；
[0044] 2)光系統(tǒng)I活性提高；
[0045] 3)光合相關(guān)蛋白含量提尚；
[0046] 4)葉綠素a含量提尚；
[0047] 5)葉綠素b含量提尚；
[0048] 所述光合相關(guān)蛋白具體為D1蛋白和/或D2蛋白和/或PsaA/B蛋白和/或Cytf 蛋白和/或CF1蛋白和/或RbcL蛋白。
[0049] 上述應(yīng)用中，所述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（哥倫比亞型）。
[0050] 本發(fā)明的最后一個目的是提供一種培育光合作用活性提高的轉(zhuǎn)基因植物的方法。
[0051] 本發(fā)明提供的培育光合作用活性提高的轉(zhuǎn)基因植物的方法包括將上述蛋白質(zhì)的 編碼基因?qū)胧荏w植物中，得到轉(zhuǎn)基因植物的步驟；所述轉(zhuǎn)基因植物的光合作用活性高于 所述受體植物。
[0052] 上述方法中，所述蛋白質(zhì)的編碼基因的核苷酸序列是序列表中序列1所示的DNA 分子；
[0053] 所述轉(zhuǎn)基因植物的光合作用活性高于所述受體植物體現(xiàn)在如下1)_5)中的至少 一種：
[0054] 1)所述轉(zhuǎn)基因植物的光系統(tǒng)II活性比所述受體植物高；
[0055] 2)所述轉(zhuǎn)基因植物的光系統(tǒng)I活性比所述受體植物高；
[0056] 3)所述轉(zhuǎn)基因植物的光合相關(guān)蛋白含量比所述受體植物尚；
[0057] 4)所述轉(zhuǎn)基因植物的葉綠素a含量比所述受體植物高；
[0058] 5)所述轉(zhuǎn)基因植物的葉綠素b含量比所述受體植物高；
[0059] 所述光合相關(guān)蛋白具體為D1蛋白和/或D2蛋白和/或PsaA/B蛋白和/或Cytf 蛋白和/或CF1蛋白和/或RbcL蛋白。
[0060] 上述方法中，所述受體植物為單子葉植物或雙子葉植物；所述受體植物具體為權(quán) 利要求1所述的蛋白質(zhì)表達(dá)降低的植物突變體。
[0061] 本發(fā)明通過對擬南芥突變體hpel09和互補(bǔ)植株的生理生化功能研究，發(fā)現(xiàn)了一 個參與植物光合作用的HPE109蛋白。通過試驗證明：該HPE109蛋白參與了葉綠體生物發(fā) 生的維持，從而極大的影響了光合作用的進(jìn)行，對于高效的光能利用有著重要的作用，因此 該基因具有重要的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0062] 圖1為野生型擬南芥（WT)、互補(bǔ)植株（hpel09com)和突變體hpel09(hpel09)的生 長表型。
[0063] 圖2為野生型擬南芥（WT)、互補(bǔ)植株（hpel09com)和突變體hpel09(hpel09)中 hpel09的檢測。
[0064] 圖3為野生型擬南芥（WT)、互補(bǔ)植株（hpel09com)和突變體hpel09 (hpel09)的慢 誘導(dǎo)曲線和P700氧化還原動力學(xué)曲線。
[0065] 圖4為野生型擬南芥（WT)、互補(bǔ)植株（hpel09com)和突變體hpel09(hpel09)的光 合相關(guān)蛋白檢測。
[0066] 圖5為野生型擬南芥（WT)、互補(bǔ)植株（hpel09com)和突變體hpel09(hpel09)中葉 綠素a和葉綠素b的含量檢測。
[0067] 圖6為野生型擬南芥（WT)、互補(bǔ)植株（hpel09com)和突變體hpel09(hpel09)的葉 綠體超微結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0068] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。