[發明專利]一種來源于羊草的與抗旱相關的關鍵酶及其編碼基因與應用

無效

• 申請號: 200910236800.2
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN102051351A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 劉公社;彭獻軍;趙愛國;李曉峰;齊冬梅;陳雙燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院植物研究所
• 主分類號: C12N9/88
• 分類號: C12N9/88;C12N15/60;C12N15/63;C12N15/82;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C12N15/11;C12R1/645
• 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，是關于一種與精胺和亞精胺合成有關的調節酶及其編碼的基因與應用，尤其是涉及一種源于羊草并與干旱相關的SAMDC家族的關鍵酶及其編碼基因，及該基因在培育抗旱農作物、生態林草及能源植物中的應用。

背景技術

干旱是中國北方常見的自然災害，是影響植物生長和農作物產量的最主要的環境因子，同時也嚴重影響了中國北方的草原生態環境。中國每年農作物受旱面積約3-4億畝，損失糧食500-600億斤，干旱已成為我國農業生產的嚴重制約因素。因此，利用轉基因技術改良作物的耐旱性，提高農作物和各種經濟植物對干旱的適應能力，是當前現代農業技術領域的研究熱點，同時也是我國及世界農業亟需解決的重大課題。植物對干旱脅迫的抵抗和忍耐能力稱為抗旱性，抗旱性是植物在長期演化過程中形成的對不良環境的適應性。多年來，人們對植物響應干旱脅迫的機制進行了大量研究，積累了豐富的資料。隨著分子生物學的發展，人們能夠在基因組成、表達調控及信號傳導等分子水平上認識植物對干旱的耐逆性機理，為利用基因工程手段改良植物的抗旱性能提供了可靠的理論基礎和先進的技術手段。

由于植物抗旱機制的復雜性，利用傳統育種方法提高植物的抗旱性十分困難。轉基因方法為植物抗旱育種提供了有效途徑，但高效抗旱基因的分離和功能驗證成為植物抗旱基因工程的瓶頸因素。在精胺和亞精胺合成途徑中，SAMDC(硫腺苷甲硫氨酸脫羧酶)是一個關鍵酶，而精胺和亞精胺與植物的抗旱性密切相關。SAMDC酶活性的提高可導致植物體內精胺和亞精胺含量增加，后者的升高能增強植物對干旱等多種逆境的適應能力。精胺和亞精胺在植物體內還具有調控基因的表達、影響DNA、RNA和蛋白質的生物合成，細胞分裂、分化等多種生物學功能。與此同時，精胺和亞精胺能抑制磷脂雙分子層的運動、能提高類囊體膜在受脅迫時的穩定性進而增強植物的抗旱性。當植物受到干旱脅迫時，腐胺含量增加，過量的腐胺轉化為精胺、亞精胺，進而通過抑制衰老來提高植物對干旱等逆境的抗性。同時，精胺和亞精胺又可反饋調節腐胺的含量，從而使植物在脅迫后恢復正常的代謝和表型。

因此，通過調控SAMDC的活性進而改變代謝過程中精胺、亞精胺含量，便植物的抗旱性等多種抗逆性得綜合改良，將為實施植物抗旱基因工程提供新的選擇途徑，對提高農作物和經濟作物及能源植物的抗旱性具有重要應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種與植物抗旱相關的蛋白。

本發明提供的蛋白是羊草亞精胺和精胺合成途徑中的限速酶硫腺苷甲硫氨酸脫羧酶，名稱為LcSAMDC1來源于羊草Leymus?chinensis(Trin.)Tzvel.，是如下1)或2)：

1)由序列1所示的氨基酸殘基序列組成的蛋白質；

2)將序列1的氨基酸殘基序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物多胺合成相關的由1)衍生的蛋白質。

序列表中序列1由392個氨基酸殘基組成，自氨基末端第5位-第339位氨基酸殘基為SAM_decarbox的保守結構域，自氨基末端第68位-第70位氨基酸殘基為酶原剪切位點序列，自氨基末端第247位-第318位氨基酸殘基為PEST位點序列。

為了便于LcSAMDC1的純化，可在由序列1的氨基酸殘基序列組成的蛋白質的氨基端或羧基端連接上如表1所示的標簽。

表1標簽的序列