[發明專利]擬南芥At-ACA8基因在增強植物抗逆性和調控植物生長發育中的應用

有效

• 申請號: 201210012322.9
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102643856A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 李唯奇;張潔;張旭東;王瑞萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院昆明植物研究所
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 昆明協立知識產權代理事務所(普通合伙) 53108
• 代理人: 馬曉青

技術領域：

本發明屬于植物基因工程領域，具體地，涉及一種擬南芥鈣離子轉運-ATP酶蛋白基因At-ACA8的運用，涉及基因At-ACA8的突變體aca8在提高植物抗低溫、高溫、滲透脅迫及激素響應方面和調控植物生長發育上的應用，同時，還涉及該基因At-ACA8在培育具有多種脅迫抗性、對無蔗糖及高濃度蔗糖敏感以及種子萌發階段對激素ABA敏感的轉基因植物品種方面的應用。

背景技術：

植物的生長發育和它們所存在的環境緊密相關。自然界中，由于不同的地理位置、氣候條件以及人類活動等多方面原因，造成了各種逆境，植物常在不利的環境條件下生長，如干旱、水澇、鹽害、低溫、高溫、病蟲害等。對農業生產來說，各種逆境是影響作物產量和品質最直接、最重要的因素。因此，加強植物抗性生理的研究，探明植物在逆境下的生命活動規律并加以人為調控，培育具有抵抗不良環境性狀的優良品種，以提高作物的產量和品質，對于獲得農業高產穩產具有重要意義。

植物具有對環境變化快速感知和主動適應的能力。植物通過細胞感受逆境信號、傳導逆境刺激、激活一系列分子途徑并調控相關基因的表達和生理反應等3個階段適應逆境，在逆境中獲得抗逆性。抗性基因對外界脅迫因子的識別，需要細胞內準確而敏感的信號系統為基礎。一些研究表明，在逆境下植物體內存在系統性傳遞信息的信號物，目前發現的主要信號分子有Ca²⁺、蛋白激酶、H⁺(pH)、ABA、ROS和NO等，它們作為信號傳遞者，參與植物抗逆反應。

Ca²⁺作為植物細胞信號轉導過程中的第二信使已得到廣泛認可。植物細胞中在胞基質與胞外或胞內鈣庫(某些細胞器)間存在一個很大的Ca²⁺濃度極差。研究證實，各種不同的胞外刺激信號，如干旱和鹽脅迫、熱激、低溫、氧化脅迫及缺氧等均可能引起植物細胞內游離Ca²⁺濃度的變化，引起Ca²⁺在細胞內的梯度分布或分布區域化。胞內游離Ca²⁺濃度的變化主要是通過Ca²⁺的跨膜運轉或鈣螯合物的調節實現的，已經在質膜、液泡膜、內質網膜上發現了鈣離子泵、鈣離子通道以及Ca²⁺/H⁺交換系統的存在。各種胞外刺激信號可能直接或間接的調節這些鈣運輸系統，從而引起胞內游離Ca²⁺濃度的變化，并導致不同的細胞反應。

鈣離子泵(calcium?pump)亦稱為Ca²⁺-ATP酶(Ca²⁺-ATPase)，對于細胞中Ca²⁺信號的傳導非常重要，屬于P型ATP酶超基因家族，根據蛋白序列同源性原則又劃分為兩個獨特的鈣泵家族IIA和IIB基因家族，這兩個家族中的成員分別包括內質網膜型鈣離子泵(ECA型)和自抑制型鈣離子泵(ACA型)。在擬南芥中，目前總共發現了4個ECA型鈣離子泵編碼基因和10個ACA型鈣離子泵編碼基因。

At-ACA8基因是ACA型鈣離子泵基因家族中的一個重要成員，定位于質膜上，行使通過利用ATP水解釋放的能量將胞質內的Ca²⁺泵至胞外的功能，并且與家族中的另外兩個成員At-ACA9和At-ACA10基因有較高的序列同源性。之前的研究發現，At-ACA8和At-ACA10基因在擬南芥的所有器官中都有表達，At-ACA9基因只在花中表達，施加激素ABA會快速激活幼苗中At-ACA8和At-ACA10基因的表達；擬南芥At-ACA9基因功能的缺失，會顯著影響花粉管伸張以及產生部分雄性不育；At-ACA10基因則調控了植物營養生長階段的伸長生長，并對花序結構的正常發育起決定性作用。有關At-ACA8基因的研究主要集中于N端自抑制蛋白結構域的氨基酸組成和自抑制功能，其調控植物生長發育階段的細胞生物學作用還沒有過報道。

發明內容：

本發明目的在于提供一種擬南芥鈣離子轉運-ATP酶基因At-ACA8在調控植物生長發育和抗脅迫方面的應用。

本發明的目的還在于提供一種擬南芥基因At-ACA8在培育抗逆轉基因植物方面的應用。

同時，本發明的目的還在于提供了一種擬南芥基因At-ACA8及擬南芥At-ACA8基因T-DNA插入突變體aca8在培育具有對無蔗糖及高濃度蔗糖敏感，種子萌發階段對激素ABA敏感，施加少量ABA顯著抑制種子萌發的轉基因植物方面的應用。

本發明的技術方案是這樣來實現的：

擬南芥的鈣離子轉運-ATP酶基因At-ACA8在提高植物抗逆境能力中的應用。