[發明專利]青藏高原野生大麥HsCIPK2基因

無效

• 申請號: 201010601579.9
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102168092A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 潘建偉;鄭仲仲;潘偉槐;王文祥
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及基因工程技術領域，尤其是一種青藏高原野生大麥HsCIPK2基因。

背景技術

非生物脅迫(干旱、高鹽、低溫、高溫等)是自然界常見的環境因子，它們嚴重地制約了植物生長發育(Knight?H?et?al.，Trends?Plant?Sci，6(6)：262～267.2001)。植物生長在土壤里自身不能移動，因此植物必需形成一套防御干旱、高鹽、低溫、高溫等逆境脅迫的自我保護機制以適應或抵抗這些不利環境。

許多研究表明，各種逆境脅迫因子作用于植物細胞時，首先引發細胞內的Ca²⁺濃度的改變。Ca²⁺濃度在時空上的變化，代表了某種特定脅迫信息，稱為鈣信號。Ca²⁺-Ca²⁺感受器-作用蛋白-靶基因是關鍵的調控途徑，控制著逆境脅迫響應基因的表達。Ca²⁺感受器可分為依賴型感受器(sensor?relays)和響應型感受器(sensor?responders)。響應型感受器既能結合鈣離子，又具有蛋白激酶活性，一旦結合鈣離子馬上改變構象。目前研究比較深入的響應型感受器有鈣依賴型蛋白激酶(Ca²⁺-dependent?protein?kinase，CDPK)家族(Harmon?AC?et?al，Trends?Plant?Sci，5(4)：154～159，2000)。而依賴型感受器在植物中又可分為兩種：一種是鈣調素(calmodulin，CaM)；另一種是最近幾年在植物中新發現的鈣調磷酸酶B類似蛋白(calmodulin?B-like?protein，CBL)(Liu?J?et?al，Science，280(5371)：1943～1945.1998)。CBL蛋白與動物鈣調磷酸酶B亞基及中樞神經鈣感受器極其相似的小分子蛋白。它雖能結合Ca²⁺，但自身沒有激酶域，必須和其靶蛋白作用才能發揮其功能。

CIPK(CBL-interacting?protein?kinases)是植物特有、與CBL特異作用的一類絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶(Liu?J?et?al，Proc?Natl?Acad?Sci?USA，97(7)：3730～3734.2000)。在擬南芥中，CIPK基因家族已經發現26個成員，在水稻中已經有研究表明有31個CIPK基因。CIPK的C端區域含有一個獨特的21-24個氨基酸組成的調節域即NAF結構域，這一調節域的序列在所有CIPK中高度保守，其中A，F和L殘基是完全保守。它在N端有一特異的催化結構域，在結構上與酵母SNF1(sucrose?non-fermenting)、動物AMPK(AMP-activated?protein?kinase)極其相似，所以CIPKs被認為是植物SNF1-類似激酶(SnRK)三大亞族之一，即SnRK3亞族(Ishitani?M?et?al，Plant?cell，12(9)：1667～1678.2000)，該結構域高度保守。

已有研究表明CBL與CIPK之間并不是簡單的一對一關系，一個CBL可以與多個CIPK相結合，多個CBL也可以和一個CIPK互作，一種脅迫可能引起多種CBL-CIPK互作(Hwang?Y?et?al，Plant?Physiology，138(3)：1347～1358.2005)。這樣就使得CBL-CIPK信號系統變得更加的復雜化及多元化。

逆境脅迫是影響植物生長發育和作物高產的重要限制因子。逆境條件下，植物細胞內的Ca²⁺信號在時間、空間上會產生變化，從而產生特定的鈣信號。CBL-CIPK信號系統是植物特有的依賴于Ca²⁺信號參與的逆境脅迫調控的信號網絡，所以CBL-CIPK信號成分的挖掘和功能鑒定，不僅有助于解析植物在應答逆境脅迫中的分子機制，同時為通過基因工程快速高效改良作物抗逆性提供了可能性。