[發明專利]水稻ssg基因在提高植物耐鹽性上的應用

有效

• 申請號: 201210124447.0
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN103361323A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 張立;樊敏;瞿禮嘉;顧紅雅
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C12N9/12
• 分類號: C12N9/12;C12N15/54;C12N15/82;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 李稚婷

技術領域

本發明涉及植物耐鹽相關基因，特別涉及一個來源于水稻的與耐鹽性相關的蛋白激酶相關基因及其在培育耐鹽性植物中的應用。

背景技術

隨著人口增加、社會經濟發展，農業生產日益受到重視。由于自然氣候條件變化，水資源短缺、土壤鹽堿荒漠化的形勢日益加劇，對作物抗逆性的研究備受重視。抗逆性已成為評價優良作物品種的重要指標之一，因此發掘這類基因對于育種改良具有重要意義。

植物在干旱、高鹽、低溫等逆境脅迫下，會產生復雜的信號傳導過程，包括蛋白激酶、蛋白磷酸酶、各種轉錄因子、Ca²⁺及鈣調素等參與的各種信號傳導途徑，使得植物體內出現一些新合成或合成增強的蛋白質。同時，植物在逆境脅迫下，還會引起滲透脅迫。參與滲透調節有關的小分子有機質包括三類：氨基酸類、糖類和醇類。

其中，蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用是相反的，分別催化蛋白質磷酸化與去磷酸化；而蛋白質的磷酸化與去磷酸化是生物體內普遍存在的一種調節機制，參與了如糖代謝、光合作用、細胞的生長發育、基因表達、神經遞質的合成與釋放等等過程，幾乎涉及了所有的生理及病理過程。

植物蛋白磷酸化與去磷酸化的研究起步較晚，但隨著越來越多蛋白激酶類型的發現，由蛋白激酶所催化的蛋白磷酸化在植物的信號傳導過程中的作用顯得越來越重要。蛋白激酶是將磷酸基團轉移到特定底物蛋白的氨基酸殘基上，使蛋白質磷酸化的一類磷酸轉移酶；這類酶以ATP或GTP作為磷酸基團的供體，而受體通常是蛋白質中的絲氫酸、蘇氨酸或酪氨酸。真核生物蛋白激酶在功能結構域附近的氨基酸序列高度保守，保守序列折疊形成核心催化結構。蛋白激酶對于其作用的底物蛋白中氨基酸殘基的磷酸化是有選擇性的，往往只使特定的殘基磷酸化，這種選擇性取決于蛋白激酶可以識別的一個保守序列，蛋白激酶對靶位點的識別由其附近的蛋白質一級結構所決定。真核生物中發現的蛋白激酶很多，根據催化區域氨基酸序列的相似性，植物蛋白激酶可分為5類：蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶、蛋白酪氨酸激酶、蛋白組氨酸激酶、蛋白色氨酸激酶和蛋白天冬氨酰基/谷氨酰基激酶。目前植物中發現的蛋白激酶以前3類為主。而與逆境信號傳遞關系最密切的主要有分裂原激活蛋白激酶(MAPK)、鈣依賴而鈣調素不依賴的蛋白激酶(CDPK)、受體蛋白激酶(RPK)、核糖體蛋白激酶、轉錄調控蛋白激酶。

蛋白激酶依賴于胞內信使，在蛋白質磷酸化過程中起中介和放大作用，協助完成信號傳遞過程。目前已發現在真核細胞內有400多種蛋白激酶，它們催化多種功能蛋白，如酶、受體、運輸蛋白、調節蛋白、核內蛋白等。蛋白激酶和蛋白磷酸酶作為第二信使下游作用的靶分子而與刺激信號引起的特定生理效應密切相關。功能蛋白通過磷酸化和去磷酸化，發生構象互變，導致功能蛋白的活性、性質的改變，從而調節細胞各個生命話動過程。參與環境脅迫信號的傳遞是蛋白激酶的重要功能之一。

水稻是世界三大重要糧食作物之一，干旱及鹽脅迫是水稻的重要危害。因此，進行水稻的抗旱耐鹽研究，培育具有抗旱耐鹽特性的水稻品種具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一個與耐鹽相關的蛋白及其編碼基因，以用于培育耐鹽性植物。

本發明所提供的耐鹽性相關蛋白命名為Os-SSG，來源于稻屬水稻(Oryza?sativa)，編碼下述氨基酸序列(i)或(ii)所示的蛋白質：

(i)序列表中的SEQ?ID?NO：1；

(ii)在(i)限定的氨基酸序列中經過一至十個氨基酸殘基的取代、缺失或添加，且所衍生的蛋白質具有調控植物耐鹽性的功能。

序列表中的SEQ?ID?No：1序列由169個氨基酸殘基組成，在第1-75位氨基酸殘基范圍內具有蛋白激酶的保守結構域，是一個TPK(即酪氨酸蛋白激酶)功能結構域。所述取代、缺失或添加的一至十個氨基酸殘基可以是非保守區域中的氨基酸殘基，其改變不會對該蛋白的功能產生影響。對氨基酸殘基進行取代、缺失或添加的方法均是本領域技術人員所熟知的，通常是利用基因工程的手段對其編碼基因進行突變，然后再表達出相應的蛋白。通過在植物中表達所述蛋白，并測試這些植物的耐鹽性，可以判斷發生這些變化后的蛋白是否還具有提高植物耐鹽性的功能。

本發明的耐鹽性相關蛋白Os-SSG的編碼基因命名為Os-ssg，可以是該基因的cDNA序列，也可以是該基因的基因組DNA序列，或者是與這些序列具有90％以上同源性且編碼相同功能蛋白的DNA序列。序列表中SEQ?ID?NO：2所示為該基因的cDNA序列。