[發(fā)明專利]一種大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210531591.6
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102994532A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊守萍;孔星;張璟曜
• 申請（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: C12N15/57
• 分類號: C12N15/57;C12N9/50;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;傅婷婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

光合作用是生物界賴以生存的源泉和基礎(chǔ)，然而在強光下，植物光合功能易受到抑制，光合機構(gòu)遭到破壞，從而降低了光合效率，這個過程稱為光抑制。在長期進化過程中植物體形成了多種保護其免受強光破壞的生物物理和生物化學機制，來靈活地抵御復(fù)雜多變的光照脅迫，以將光抑制傷害減小到最低程度。除一些形態(tài)上的適應(yīng)外，光合機構(gòu)還存在熱耗散、光呼吸和D1蛋白的周轉(zhuǎn)等幾種保護機制。光破壞的主要目標是PSII核心蛋白中的D1蛋白，損傷后的D1蛋白會影響到電子傳遞等功能和PSII反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致光合功能的降低。損傷的D1蛋白被蛋白酶降解后由新合成的D1蛋白填補上繼而完成正常的生理功能。Deg蛋白酶家族屬于絲氨酸類蛋白酶，迄今為止的研究表明擬南芥中有5個Deg蛋白酶家族成員,定位于葉綠體中，并已證明在D1蛋白的周轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮著重要作用。

大豆作為重要的經(jīng)濟作物，是當今世界上最重要的植物蛋白與食用植物油的來源，而在強光下，大豆不可避免地發(fā)生光抑制現(xiàn)象，從而導(dǎo)致大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。因而對于光抑制機制和光保護機制的研究對大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的提高具有重要意義。

Krause（1988）和Oquist等（1992）指出，PSII活性的下調(diào)可以耗散過剩的激發(fā)能，是一種避免PSII反應(yīng)中心遭受強光破壞的保護機制，這已被大量研究所證實（Krause等，1991）。對于PSII活性下調(diào)的原因，首先由Guenther和Melis（1990）提出是由于D1蛋白降解與合成修復(fù)循環(huán)運轉(zhuǎn)造成的。但后來研究表明，用葉綠體蛋白合成抑制劑林肯霉素處理，對D1蛋白水平和光抑制的恢復(fù)都沒有影響，因此Aro等（1993）提出PSII光化學活性的降低是PSII中心可逆失活的結(jié)果。Anderson等（1994）研究指出失活的PSII可以聚集在類囊體膜的垛疊區(qū)，發(fā)生D1蛋白的磷酸化，從而避免了D1蛋白的降解。然而目前對PSII反應(yīng)中心活性的降低如何轉(zhuǎn)變激發(fā)能為熱耗散的機理仍不清楚。

到目前為止，在大豆中，Deg基因家族還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2。

本發(fā)明的另一目的是提供該基因編碼的蛋白。

本發(fā)明的又一目的是提供該基因的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2，核苷酸序列如SEQ?ID?NO.1所示。

本發(fā)明所述的大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2編碼的蛋白，氨基酸序列如SEQ?ID?NO.2所示。

一種含有本發(fā)明所述的大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2的重組質(zhì)粒。

本發(fā)明所述的重組質(zhì)粒，其特征在于將本發(fā)明所述的大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2插入pMDC83植物過量表達載體中。

本發(fā)明所述的大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2在大豆抗光抑制作用中的應(yīng)用。

本發(fā)明所述的大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2在培育高光效大豆品種中的應(yīng)用。

含本發(fā)明所述的大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2的重組質(zhì)粒在大豆抗光抑制作用中的應(yīng)用。

含本發(fā)明所述的大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2的重組質(zhì)粒在培育高光效大豆品種中的應(yīng)用。

有益效果：

本發(fā)明所提供的大豆光合作用相關(guān)基因GmDeg2，位于第5條染色體上，讀碼框長度為1281bp。其編碼的蛋白具有典型的催化三聯(lián)基（Ser、His、Asp），屬于不依賴于ATP的絲氨酸類蛋白酶。蛋白酶定位于類囊體腔側(cè)，對底物要求比較高。序列中存在PDZ結(jié)構(gòu)域，其通過與底物蛋白C-末端的氨基酸殘基發(fā)生特異性的結(jié)合從而起到識別底物和調(diào)節(jié)蛋白酶活性的作用。