[發(fā)明專利]一種與植物耐旱性相關的蛋白及其編碼基因和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310270802.X
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103305488A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 張銳;郭三堆;郭利娜
• 申請（專利權）人: 中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所;張銳
• 主分類號: C12N9/16
• 分類號: C12N9/16;C12N15/55;C12N15/63;C12N5/10;A01H5/00;C12N15/11;C12Q1/68
• 代理公司: 北京修典盛世知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 11424
• 代理人: 胡長遠

技術領域

本發(fā)明屬于植物基因工程領域，具體涉及一種與植物耐旱性相關的蛋白，以及該蛋白的編碼基因，還涉及該基因在提高植物產(chǎn)量和耐旱性上的用途。

背景技術

在植物細胞中存在兩種類型的果糖-1,6-二磷酸酶，分別是葉綠體果糖-1,6-二磷酸酶（簡稱為：cp-FBPase）和細胞質(zhì)果糖-1,6-二磷酸酶（簡稱為：cy-FBPase），兩個酶的結(jié)構相似，作用底物相同，都是催化果糖-1,6-二磷酸酶水解成為果糖-6-磷酸和無機磷酸。但是兩種酶的作用位置不同，酶活性調(diào)節(jié)方式以及作用途徑也不同。其中cp-FBPase參與卡爾文循環(huán)，是受光調(diào)控的酶；而cy-FBPase活性則不受光調(diào)控。不同植物的cy-FBPase之間可以達到80%的同源性，不同植物的cp-FBPase之間也可以達到80-90%的同源性，但是兩種類型的FBPase之間同源性卻只有50%，它們之間不存在免疫交叉反應，但是卻有相似的蛋白三級結(jié)構。在體內(nèi)以單聚體、二聚體和四聚體的形式存在，只有四聚體才具有催化活性。

cy-FBPase不屬于卡爾文循環(huán)，是光合器官蔗糖合成途徑中的關鍵酶，也是糖異生中調(diào)控流動的一個控制點，卡爾文循環(huán)中產(chǎn)生的三碳化合物--丙糖磷酸穿過葉綠體膜進入細胞質(zhì)，參與蔗糖合成途徑，cy-FBPase催化果糖-1,6-二磷酸分解為6-磷酸果糖和無機磷酸,調(diào)控蔗糖合成途徑中必需單糖的生成。

司麗珍等（Acta?Botanica?Sinica.2003年03期）將水稻的cy-FBPase基因上游的調(diào)控序列與報告基因連接轉(zhuǎn)化水稻,該報告基因只在源組織中表達，這表明果糖-1,6-二磷酸酶在植物中與光合作用及蔗糖的代謝有關。Masahiro?Tamoi等將藍藻的SBPase/FBPase雙功能酶轉(zhuǎn)入馬鈴薯，使其在細胞質(zhì)內(nèi)表達，觀察到酶活性的增強可以促進馬鈴薯側(cè)枝的發(fā)育，在酶活性較高的植株中，側(cè)枝分化較多，干重量增加，在轉(zhuǎn)基因擬南芥中也有相似的表型。說明cy-FBPase基因在胞質(zhì)中過表達可以影響碳水化合物在植物體的分配，進而影響植物的生長發(fā)育。

目前已經(jīng)獲得菠菜,甘蔗,水稻等幾種植物的果糖-1,6-二磷酸酶的cDNA序列。將馬鈴薯cyFBPase的反向cDNA在35S啟動子的調(diào)控下轉(zhuǎn)入到馬鈴薯,當酶活性低于野生型的20%時,在源葉片中積累3-磷酸甘油酸、磷酸丙糖和果糖-1,6-二磷酸；在光源和CO₂充足的情況下，光合速率顯著下降。在擬南芥中降低cyFBPase的表達可導致蔗糖的合成降低,磷酸化中間產(chǎn)物的積累,淀粉合成增加。表明cy-FBPase在調(diào)控蔗糖合成以及光合作用產(chǎn)物的分配中起重要作用。

蔗糖是高等植物中有機物從源到庫運輸?shù)闹饕问?，在庫組織中用于細胞的代謝、細胞壁的合成、呼吸作用、或者合成淀粉貯存起來，維持植物正常的生理代謝和生長發(fā)育過程。因此蔗糖的合成速率直接影響到植物的生長。

植物細胞內(nèi)可溶性糖含量的提高，可以在一定程度上提高細胞的滲透壓，維持細胞在干旱脅迫下的穩(wěn)定性進而增強植物的耐旱、耐鹽堿、抗低溫的能力。蔗糖的合成不僅可以改良植物的生長發(fā)育，在一定程度上也可以緩解干旱、鹽堿、低溫等惡劣環(huán)境對植物的傷害。因此，人為地提高植物細胞內(nèi)可溶性糖的含量，可能是提高植物耐旱、耐鹽堿、抗低溫等抗逆性的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種與植物耐旱性相關的蛋白。

本發(fā)明另一目的在于提供上述與植物耐旱性相關的蛋白的編碼基因。

本發(fā)明第三目的在于提供含有上述編碼基因的表達載體。

本發(fā)明第四目的在于提供含有上述編碼基因的轉(zhuǎn)基因植物組織。

本發(fā)明第五目的在于提供含有上述編碼基因的轉(zhuǎn)基因植物。

本發(fā)明第六目的在于提供上述編碼基因在提高植物產(chǎn)量上的用途。

本發(fā)明第七目的在于提供上述編碼基因在提高植物耐旱性上的用途。

本發(fā)明第八目的在于提供用于擴增上述編碼基因的引物。

本發(fā)明第九目的在于提供檢測上述轉(zhuǎn)基因植物的試劑盒。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案如下：

一種與植物耐旱性相關的蛋白，是下述（a）或（b）組成的蛋白：

（a）、由SEQ?ID?No:1所示的氨基酸序列組成；

（b）、由SEQ?ID?No:1所示的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的缺失、替換、添加所產(chǎn)生的、且與SEQ?ID?No:1具有90％以上同源性，并具有植物耐旱性功能的氨基酸序列組成。