[發明專利]植物耐逆性相關蛋白TaPK及其編碼基因和應用

有效

• 申請號: 201210202610.0
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103509766A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 徐兆師;馬有志;劉沛;裴麗麗;李連城;陳明
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院作物科學研究所
• 主分類號: C12N9/12
• 分類號: C12N9/12;C12N15/54;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/21;C12N15/11;C12N15/82;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種植物耐逆性相關蛋白TaPK及其編碼基因和應用。

背景技術

干旱、高鹽及低溫等逆境脅迫是影響小麥生長、發育的障礙因子。因此，了解小麥對逆境條件的應答與信號傳導機制，提高小麥品種的抗逆性，成為小麥遺傳研究及小麥品種改良的重要任務之一。

在逆境脅迫下植物體內會產生一系列應答反應，伴隨著許多生理生化及發育上的變化。明確植物對逆境的反應機制，將為抗逆基因工程研究和應用提供科學論據。目前，植物抗逆性研究已逐漸深入到細胞、分子水平，并與遺傳學和遺傳工程研究相結合，探索用生物技術來改進植物生長特性，其目的是提高植物對逆境的適應能力。

在干旱、高鹽和低溫等環境脅迫的逆境條件下，植物能夠在分子、細胞和整體水平上做出相應的調整，以最大程度上減少環境所造成的傷害并得以生存。許多基因受脅迫誘導表達，這些基因的產物不僅能夠直接參與植物的脅迫應答，而且能夠調節其它相關基因的表達或參與信號傳導途徑，從而使植物避免或減少傷害，增強對脅迫環境的抗性。與脅迫相關的基因產物可以分為兩大類：第一類基因編碼的產物包括離子通道蛋白、水通道蛋白、滲透調節因子（蔗糖、脯氨酸和甜菜堿等）合成酶等直接參與植物脅迫應答的基因產物；第二類基因編碼的產物包括參與脅迫相關的信號傳遞和基因表達調節的蛋白因子，如蛋白激酶、轉錄因子等。其中，蛋白激酶在植物脅迫信號的感知、傳遞的調控中起著重要作用。

到目前為止，已發現的蛋白激酶約有300種左右，分子內都存在一個同源的由約270氨基酸殘基構成的催化結構區。在細胞信號傳導、細胞周期調控等系統中，蛋白激酶形成了縱橫交錯的網絡。這類酶催化從ATP轉移出磷酸并共價結合到特定蛋白質分子中某些絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基的羥基上，從而改變蛋白質、酶的構象和活性。

目前，在植物中已知的與脅迫相關的蛋白激酶主要有:絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶如MAPK（mitogen-activated?protein?kinase），CDPK（calcium-dependent?protein?kinase）；酪氨酸蛋白激酶如Src家族、Tec家族、ZAP70、家族、JAK家族；還有一種絲氨酸/蘇氨酸/酪氨酸雙特異性蛋白激酶，如DYRK相關的蛋白激酶，CDC25等。這三類蛋白激酶均有文獻報道參與植物相應外界環境脅迫的信號傳導過程，提高植物對外界逆境的適應能力。

根據蛋白激酶的磷酸化氨基酸殘基的種類，蛋白激酶可以分為Ser/Thr蛋白激酶，Tyr蛋白激酶以及雙特異性Ser/Thr/Tyr蛋白激酶。Ser/Thr蛋白激酶主要包括MAPK，CDPK，JNK等。這種類型的蛋白激酶目前研究的較多，并且在信號傳導途徑中起重要作用。而酪氨酸蛋白激酶分為兩類，一類是非受體型酪氨酸蛋白激酶，以src基因產物為代表，此外還有Yes、Fyn、Lck、Fgr、Lyn、Fps/Fes及Ab1等；另一類是受體型酪氨酸蛋白激酶，根據它們的結構不同，受體型酪氨酸激酶可以分為9種類型。在動物細胞中，酪氨酸蛋白激酶往往參與程序性細胞死亡、癌變等重要細胞行為。植物中酪氨酸蛋白激酶研究較晚。Maya?Mayrose等人的工作表明，西紅柿中的雙特異性激酶LeMPK3能夠提高植物對病原體的抵抗。文獻提出，在受到病原體的侵害后，LeMPK3激酶的活性首先提高，然后LeMPK3的mRNA的表達量也短暫的提高。2002年，Parvathi?Rudrabhatla等人從花生cDNA文庫中得到一個雙特異性蛋白激酶，具有絲氨酸/蘇氨酸/酪氨酸蛋白激酶活性。并且發現，該激酶的mRNA表達水平以及激酶活性受到低溫和高鹽脅迫的誘導。但是其蛋白表達水平卻沒有明顯的變化。在250mM濃度的NaCl處理24h下，STY的mRNA表達水平提高了20倍，在4℃條件下處理24h，其mRNA表達水平提高了50倍左右。在100mMABA處理下，STY表達量沒有變化。