[發明專利]一種植物耐逆性相關蛋白及其編碼基因與應用

有效

• 申請號: 200910090408.1
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN101619096A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 朱保葛;徐民新;張利明;馬文平;聶晶;趙麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/00;C12N15/11;C12N15/82
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 關 暢;任鳳華

技術領域

本發明涉及一種植物耐逆性相關蛋白(系大豆種子脫水素突變蛋白)及其編碼 基因與應用。

背景技術

脫水素(dehydrin，DHN)是植物種胚發育后期富集的一類蛋白，廣泛存在于裸 子植物、被子植物、藻類、地衣、苔蘚、蕨類植物、藍細菌以及酵母中，屬于LEA (Late?embryogenesis?abundant)蛋白家族的第II類成員，它首先在棉花種子成 熟過程中富集而被鑒定。在干旱誘導的蛋白中，脫水素蛋白(dehydrin，DHN)是 最常被誘導產生的蛋白，它也受高鹽、滲透脅迫、冷凍脅迫以及ABA等誘導。

在幾乎所有的植物DHN中都存在一個高度保守的K序列(EKKGIMDKIKEKLPG) 和另兩個保守序列，即S序列和Y序列。除了K、S、Y序列外，還存在另一個富含 甘氨酸(Gly)和極性氨基酸特別是蘇氨酸的序列，即Φ序列。K序列在C末端，通 常含有1至11個重復序列。在玉米和豇豆DHN的研究中證明K序列可以形成兩親 性質的α-螺旋結構，兩親性質的α-螺旋結構使得DHN存在于細胞膜疏水性磷脂分 子與胞質溶膠之間的界面，并且DHN可以與部分變性蛋白質暴露出的疏水性界面相 互作用，阻止當干旱或者冷凍脅迫時細胞失水而引起的蛋白質聚集。Φ序列通常存 在于重復的K序列之間，高度極性和親水性的Φ序列可以與細胞質或細胞核的大分 子疏水表面相互作用，避免大分子的聚集。Y序列位于N端，S序列含有短的絲氨 酸(Ser)重復序列，S序列與DHN的磷酸化及核定位有關。組成DNH的氨基酸殘基 絕大部分是極性氨基酸或是帶電荷的氨基酸。研究表明，含有羥基的絲氨酸和蘇氨 酸可以形成氫鍵，在細胞失水時緊密的氫鍵網絡可以維護蛋白質的長期穩定。

目前國內外對脫水素的耐逆功能進行了廣泛的研究，在擬南芥中過量表達玉米 脫水素Rab17，可以提高擬南芥在高鹽濃度下的存活率并改善擬南芥的滲透調節能 力，使擬南芥在高滲處理(200mM甘露醇)后可以更快地得以恢復。在酵母中表達 小麥的LEA蛋白EM可以提高酵母耐高滲的能力，過量表達小麥脫水素DHN-5的擬 南芥植株的對高鹽脅迫表現出了更強的抵抗能力，并且在高滲處理后能夠比野生型 擬南芥更快恢復生長；在水稻中表達大麥的HAV1?LEA蛋白，可以提高水稻耐缺水 和鹽脅迫的能力。體外實驗證明，菠菜的DHN可以在冷凍條件下保護酶的活性。 Whitsitt?et?al.(1997)研究證明大豆脫水素Mat1在嚴重脫水的大豆幼苗胚軸中 表達水平明顯增高，并且Mat1的表達受脫水誘導而不受ABA誘導；Mamma?et?al. (2003)研究發現26/27-kDa的大豆脫水素有低溫防護功能；Porcel?et?al.(2005) 研究了大豆與叢枝菌根(arbuscular?mycorrhizal，AM)共生條件下大豆脫水素的 表達情況，當水分供應充足時，2個大豆脫水素基因gmlea8和gmlea10都不表達， 而在干旱脅迫且沒有接種叢枝菌根條件下，這2個脫水素基因都高表達。

發明內容

本發明的目的是提供一種植物耐逆性相關蛋白及其編碼基因與應用。

本發明提供的植物耐逆性相關蛋白(mGmDHN1)，來源于大豆屬栽培大豆 (Glycine?max?L.)，是如下(a)或(b)的蛋白質：

(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；

(b)將序列1的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的缺失和/或添加且與 植物耐逆性相關的由序列1衍生的蛋白質。

為了使(a)中的mGmDHN1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的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標簽。

表1標簽的序列