[發(fā)明專利]小麥TaCPK2蛋白在植物抗病育種中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210062346.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103305486A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛龍;李愛(ài)麗;武亮;湯麗川;耿帥鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C12N9/12
• 分類號(hào): C12N9/12;C12N15/54;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;王加嶺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，特別是涉及一個(gè)鈣依賴性蛋白激酶基因在抗病工程中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，由于殺菌劑的大量使用，盡管沒(méi)有出現(xiàn)作物病害大面積爆發(fā)的局面，然而過(guò)多依賴于農(nóng)藥，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且還造成了大面積環(huán)境污染，嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生態(tài)安全。采用生物技術(shù)手段，克隆作物抗病基因并將其應(yīng)用于作物抗病遺傳育種是控制作物病害流行最經(jīng)濟(jì)、安全、有效的方法。然而，由于抗病基因和無(wú)毒基因的互作表現(xiàn)為品種對(duì)小種的專化抗性，植物抗病性常因病原菌群體生理小種的變化而被克服，有些抗病基因還沒(méi)有克隆到，其抗病性就由于病菌群體毒性的變化而喪失。由此可見(jiàn)，利用抗病基因培育抗病品種也在不斷面臨新的挑戰(zhàn)。人們轉(zhuǎn)而開(kāi)始篩選廣譜、持久的抗病重要相關(guān)基因并培育具有持久抗病性的作物品種。

鈣依賴性蛋白激酶(Calcium-dependent?protein?kinase，CDPK)是植物和原生動(dòng)物所特有的鈣離子(Ca²⁺)感受器。非生物脅迫、病原、激素以及光等刺激均可導(dǎo)致植物內(nèi)源Ca²⁺濃度發(fā)生變化(Knight?and?Knight，2001；Sanders，2002)，CDPK能夠識(shí)別Ca²⁺濃度變化，改變下游蛋白質(zhì)(如轉(zhuǎn)錄因子)磷酸化狀態(tài)，影響基因表達(dá)模式(Sanders?et?al.，1999)。CDPK蛋白包含4個(gè)結(jié)構(gòu)域，即N-末端可變區(qū)(N)，蛋白激酶結(jié)構(gòu)域(kinase，K)，自抑區(qū)(autoinhibitory?region，A)以及類鈣調(diào)蛋白結(jié)構(gòu)域(CaM-like)(Cheng?et?al.，2002；Hrabak?et?al.，2003)。CaM-like結(jié)構(gòu)域包含可以結(jié)合Ca²⁺的EF?hands功能域。當(dāng)Ca²⁺結(jié)合到CDPK的CaM-like結(jié)構(gòu)域，自抑區(qū)對(duì)激酶域的抑制被解除，CDPK即被激活。CDPK在植物多條信號(hào)傳遞路徑中扮演著關(guān)鍵調(diào)節(jié)子的角色。

作為早期信號(hào)因子，CDPK處于信號(hào)傳遞路徑上游位置，在植物病原防衛(wèi)中發(fā)揮著重要作用(Cheng?et?al.，2002)。煙草NtCPK2被發(fā)現(xiàn)是R基因介導(dǎo)的信號(hào)傳遞路徑的組分(Romeis?et?al.，2001)。大麥中，瞬時(shí)表達(dá)HvCDPK4，誘導(dǎo)同過(guò)敏反應(yīng)類似的煙草葉肉細(xì)胞死亡的蔓延，不利于真菌的侵入；而瞬時(shí)表達(dá)HvCDPK3則有利于真菌的侵入(Freymark?et?al.，2007)。大麥中的HvCDPK3和HvCDPK4這對(duì)基因在控制白粉發(fā)病早期階段進(jìn)入宿主細(xì)胞的過(guò)程中，起拮抗作用。水稻中的OsCPK13(OsCDPK7)在鹽，干旱和低溫等逆境環(huán)境中起著重要作用(Saijo?et?al.，2000；Komatsu?et?al.，2007)，將其在高梁中過(guò)表達(dá)，卻表現(xiàn)出抗病相關(guān)性狀(Mall?et?al.，2011)。在馬鈴薯中StCDPK5誘導(dǎo)StRBOHB的磷酸化并調(diào)節(jié)氧化爆發(fā)(Kobayashi?et?al.，2007)，可能參與了植物對(duì)病原的防衛(wèi)反應(yīng)。

盡管目前小麥CDPK家族已有研究報(bào)道(Li?et?al.，2008)，然而有關(guān)TaCPK2的生物學(xué)功能并沒(méi)有明確闡釋。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種小麥TaCPK2蛋白在植物抗病育種中的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種小麥TaCPK2蛋白，其氨基酸序列如SEQ?ID?No.2所示。

本發(fā)明提供了小麥TaCPK2蛋白在植物抗病育種過(guò)程中的應(yīng)用。

所述的病害優(yōu)選為白粉病或白葉枯病；所述植物優(yōu)選為小麥或水稻。

本發(fā)明提供的小麥TaCPK2蛋白在調(diào)節(jié)植物抗病中的應(yīng)用。所述應(yīng)用是指通過(guò)過(guò)表達(dá)小麥TaCPK2基因，調(diào)節(jié)SA，JA路徑相關(guān)基因的表達(dá)變化，從而使植株產(chǎn)生抗病性。

上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的小麥TaCPK2基因，其屬于CDPK基因家族參與植物對(duì)病原防衛(wèi)的基因，在小麥中抑制TaCPK2基因的表達(dá)能夠明顯影響小麥對(duì)白粉病抗性，而在水稻中過(guò)表達(dá)TaCPK2基因可明顯增加轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)白葉枯病抗性。可用于解決植株在由于白粉病、白葉枯病等真菌或細(xì)菌性病害導(dǎo)致的產(chǎn)量減少等問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例3小麥TaCPK2基因的克隆中間載體pEASY-T1?Simple；