[發明專利]一種與植物耐逆相關的蛋白及其編碼基因與應用

有效

• 申請號: 200910091727.4
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN101993481A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 夏新界;徐國云
• 申請（專利權）人: 中國科學院亞熱帶農業生態研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N5/10;C12N1/00;C12N15/63;C12N15/66;C12N15/82
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;任鳳華

技術領域

本發明涉及生物技術領域，特別涉及與植物耐逆相關的蛋白及其編碼基因與應用。

背景技術

干旱、低溫、高溫是影響作物生長發育的常見逆境因子，很大程度上限制了作物的產量和地理分布。為了提高作物在逆境下的產量并且打破地理分布限制，找到新的耐逆基因并利用基因工程手段提高作物耐逆性是一個行之有效的途徑。傳統方法由于植物抗逆調控機制的復雜性以及缺乏有效的篩選技術等原因而受到限制。有研究表明，植物中大部分基因組都參與了自身對干旱、高鹽等逆境因子的響應，改變某單一基因的表達量可以明顯提高植物的抗旱、抗鹽能力。普遍看法認為，植物適應低溫、干旱、高鹽等逆境時存在不同作用機制，均被復雜的信號途徑調控。因此，對信號途徑的中間產物進行深入研究可能是一種行之有效的提高作物耐逆性的策略。以往研究表明，植物遭受低溫、干旱、高鹽等逆境脅迫時細胞內Ca²⁺濃度迅速升高，Ca²⁺作為信號分子，要將信號傳遞下去并調節多種生化與細胞反應，其下游Ca²⁺受體蛋白非常重要。EF-hand是含有螺旋-環-螺旋結構的結構域，可特異性結合Ca²⁺，普遍存在于大部分Ca²⁺結合蛋白中^[16]。植物中的Ca²⁺結合蛋白可劃分為三大類：鈣調素(calmodulin，CaM)，鈣依賴型蛋白激酶(calcium-dependent?protein?kinase，CDPK)以及鈣調神經磷酸酶B樣蛋白(calcineurin?B-like?protein，CBL。鈣調素(Calmodulin，CaM)是真核細胞內廣泛存在的、高度保守的一類鈣離子結合蛋白，結合Ca²⁺后引起自身構象發生變化從而激活自身功能，并與下游蛋白相互作用共同組成多條信號系統，作為一個信號傳導元件調控于其下游的靶蛋白，參與植物的生長發育^[20]以及對外界各種逆境信號的轉導。除了鈣調素外，植物中還存在許多類鈣調素蛋白(Calmodulin-likeprotein，CML)。擬南芥全基因組存在約232個具有EF-Hand結構域的蛋白，其中包括7個典型鈣調素蛋白和50個類鈣調素蛋白，Bongkoj等對水稻全基因組進行分析后發現，水稻中存在243個具有EF-Hand結構域的蛋白，這其中包括5個鈣調素蛋白和32個類鈣調素蛋白。

干旱、低溫等逆境脅迫通常引起植物細胞質內Ca²⁺濃度升高，Ca²⁺與CAM結合形成Ca²⁺-CaM復合體，通過與下游靶蛋白(蛋白酶、轉錄因子等)的相互作用，使細胞信號得以傳遞，并最終引發細胞反應。Hu等的研究表明干旱脅迫下玉米葉片中Ca²⁺/CaM的含量增加，并且發現Ca²⁺/CaM含量的增加對于干旱引起的抗氧化防衛反應是必須的；Zhang等的研究證明AtCaM3基因是擬南芥熱激信號傳導途徑中的關鍵成分，與擬南芥的耐熱性呈正相關；依賴CaM的蛋白激酶基因AtCPK23是擬南芥耐旱和耐鹽脅迫的負調控因子。Delk等研究發現，CML24可以調控擬南芥體內離子的動態平衡，響應ABA、光周期變化等逆境信號。到目前為止，大量的研究表明，擬南芥中的類鈣調素基因主要在抗病、耐鹽、同源重組以及在ABA的信號途徑中發揮作用。Barbara?Vanderbeld等利用GUS作為報告基因研究了擬南芥類鈣調素基因CML37、CML38和CML39在不同發育時期和不同逆境條件下的表達模式，發現CMLs表達具有組織和時間特異性，在逆境條件下尤為明顯。目前，關于植物類鈣調素基因的研究主要集中在擬南芥中，類鈣調素基因在水稻中的功能知之甚少。

發明內容

本發明的目的在于提供一種蛋白，命名為OsMSr2，來源于水稻，是如下1)或2)的蛋白：

1)序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質；

2)在序列表中序列2的氨基酸序列經過取代和/或缺失和/或添加一個或幾個氨基酸且與植物耐逆相關的由1)衍生的蛋白質。