[發(fā)明專利]煙草野火病病原菌hrpZ基因及其表達(dá)產(chǎn)物與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810051365.1
• 申請日: 2008-10-31
• 公開（公告）號: CN101386859A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜兆遠(yuǎn);高潔;張佳環(huán)
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N15/31
• 分類號: C12N15/31;C12N15/10;C12N15/70;C07K14/21;A01N63/02;A01P3/00;A01P17/00;A01P21/00
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 魏征驥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物基因工程領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種編碼植物多功能活性和廣譜抗性細(xì)胞信號因子的hrpZ基因的克隆及其表達(dá)產(chǎn)物，以及該基因與其表達(dá)產(chǎn)物在植物獲得抗病蟲害方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

微生物蛋白農(nóng)藥是對多種農(nóng)作物具有很強(qiáng)生物活性的一類蛋白質(zhì)藥物，按照作用機(jī)理的不同又可分為傳統(tǒng)微生物蛋白農(nóng)藥和新型微生物蛋白農(nóng)藥。傳統(tǒng)微生物蛋白農(nóng)藥主要是來自蘇云金芽孢桿菌(Bt)的殺蟲晶體蛋白(ICP)，新型微生物蛋白農(nóng)藥主要是蛋白激發(fā)子類物質(zhì)，它與傳統(tǒng)微生物蛋白農(nóng)藥最大的區(qū)別在于其不直接殺滅害蟲和病原物，而是激發(fā)植物自身的抗病防蟲基因的表達(dá)，并促進(jìn)植物的生長發(fā)育。目前研究報道的具有代表性的新型微生物蛋白農(nóng)藥主要有過敏蛋白(Harpin)、隱地蛋白(Cryptogein)和激活蛋白(Activator)等，其中最受關(guān)注、最有應(yīng)用前景的是Harpin類蛋白激發(fā)子。Harpin蛋白主要是由歐文氏桿菌屬(Erwinia)、假單胞菌屬(Pseudomanas)、黃單孢菌屬(Xanthomonas)等細(xì)菌產(chǎn)生的一類能激發(fā)植物過敏反應(yīng)的蛋白質(zhì)，其可誘導(dǎo)植物體內(nèi)一系列基因的表達(dá)，激活植物自身的生長系統(tǒng)和防衛(wèi)系統(tǒng)，從而使植物能抵御多種病害的侵染和逆境的脅迫，并獲得促進(jìn)生長發(fā)育和提高增產(chǎn)的效果。1992年，美國康乃爾大學(xué)的韋忠民等首先從梨火疫歐文氏桿菌(E.amylovora)中克隆出這類過敏蛋白基因，迄今為止，所有這些Harpin類蛋白差不多都具有以下分子特征：(1)親水性；(2)對熱穩(wěn)定，100℃處理10min不會失活；(3)對蛋白酶K和紫外線敏感；(4)富含甘氨酸而缺少半胱氨酸；(5)水溶性酸性蛋白；(6)無四級結(jié)構(gòu)。

最近的研究表明，Harpin類蛋白可能在植物的信號通路中起著重要作用。研究人員用Harpin處理擬南芥，發(fā)現(xiàn)擬南芥中Cl、Ca、K、H、Cu、Zn離子通道以及各種氧化酶被激活，這些氧化酶包括ACC合成酶、抗壞血酸氧化酶、Cu/Zn超氧化物歧化酶、Cu分子伴侶前體等等?，F(xiàn)在通常認(rèn)為，植物細(xì)胞壁中廣泛存在Harpin蛋白的受體，即Harpin結(jié)合蛋白(Harpin-binding?proteins，HrBP)，Harpin可以通過與這些受體蛋白HrBP結(jié)合激活植物中的多條信號通路。這些信號通路大致可以分為以下三類：(1)與植物抗病和驅(qū)蟲相關(guān)的信號通路的激活，包括過敏反應(yīng)與細(xì)胞死亡、離子交換通道、水楊酸途徑、茉莉酸途徑、苯丙氨酸解氨酶介導(dǎo)的途徑以及其它一些抗性基因介導(dǎo)的途徑；(2)與促進(jìn)植物生長相關(guān)的信號通路的激活，包括一般的生長調(diào)節(jié)因子、胚軸延伸轉(zhuǎn)錄因子、生長轉(zhuǎn)錄因子、乙烯反應(yīng)元件結(jié)合蛋白系以及蔗糖合成酶和其他胚胎形成酶等；(3)與植物抗逆相關(guān)的信號通路的激活，包括熱休克蛋白、COR基因和耐鹽鋅蛋白等。另外可能還存在一條比較特殊的不依賴于NPR1介導(dǎo)的植物對細(xì)菌抗性的信號通路。

Harpin蛋白雖然來源于病原菌，但作為一類非特異性的激發(fā)蛋白因子，卻能引起非寄主植物發(fā)生過敏反應(yīng)，并誘導(dǎo)其抗病性、驅(qū)蟲性和抗逆性的增加，以及促進(jìn)生長發(fā)育、提高產(chǎn)量等。在轉(zhuǎn)hrpN_Ea基因的梨上，Harpin_Ea對產(chǎn)生梨火疫病的宿主寄生菌E.amylovora也表現(xiàn)出非常強(qiáng)的抗性。

現(xiàn)代分子植物病理學(xué)揭示，植物病原細(xì)菌既有其致病性，也有誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病性和促進(jìn)生長的能力，而決定這種能力的基因是植物病原細(xì)菌的hrp(hypersensitive?response?and?pathogenicity)基因簇。hrp基因決定著植物病原細(xì)菌在非寄主植物上激發(fā)過敏反應(yīng)(hypersensitive?response?on?non-host?plants，HR)的能力和在寄主植物上的基本寄生性或致病性。HR是植物一種局部的、快速的細(xì)胞編程死亡形式，是植物主動抗性的結(jié)果，其抗性作用不僅表現(xiàn)在對病原細(xì)菌侵染擴(kuò)展的限制，而且能進(jìn)一步誘導(dǎo)植物體內(nèi)產(chǎn)生類似免疫機(jī)制的系統(tǒng)獲得性抗性反應(yīng)。