[發(fā)明專利]水稻OsDRUP1基因在增強(qiáng)植物抗旱性中應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310465898.5
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103509820B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅彬英;黃立鈺;黎志康;王文生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所
• 主分類號: C12N15/84
• 分類號: C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域中水稻含U?box相關(guān)基因OsDRUP1在增強(qiáng)植物抗旱性中應(yīng)用。?

背景技術(shù)

各種生物和非生物脅迫是影響水稻生長和產(chǎn)量的重要因素，發(fā)掘能夠改善水稻抵抗逆境脅迫能力的基因?qū)榛蚬こ谈牧妓拘缕贩N打下基礎(chǔ)。在長期進(jìn)化過程中，植物在分子、細(xì)胞、生理和生物化學(xué)水平上發(fā)展出多種機(jī)制應(yīng)對逆境脅迫。基因工程技術(shù)通過改變一個或幾個基因的活性來提高植物的抗逆性，它是在基因水平上進(jìn)行的，具有精確性和穩(wěn)定性，提高了育種的高效性，極大地加快了育種速度，對于我們了解抗逆植物復(fù)雜的性狀以及相關(guān)機(jī)制也是非常必要的。隨著分子生物學(xué)與基因工程技術(shù)的日趨成熟和迅猛發(fā)展，通過基因工程手段改良作物的抗性已經(jīng)受到越來越廣泛的關(guān)注和重視。?

干旱應(yīng)答的基因根據(jù)其生物功能分成三類：轉(zhuǎn)錄水平上的，轉(zhuǎn)錄后水平的RNA或是蛋白質(zhì)的磷酸化，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)或分子伴侶(Chae，Letal.2008)。在響應(yīng)干旱反應(yīng)過程中，生理生態(tài)的變化主要包括早熟、葉的卷曲、蒸騰速率的降低、氣孔的關(guān)閉以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累等，而這些變化也是通過基因來決定的。?

泛素蛋白酶體途徑由(ubiquitin，Ub)、泛素活化酶(ubiquitin-activating?enzyme，E1)、泛素結(jié)合酶(ubiquitin-conjugating?enzymes，E2s)、泛素蛋白連接酶(ubiquitin-protein?ligases，E3s)、26S蛋白酶體和泛素解離酶(deubiquinating?enzymes，DUBs)等組成，其對靶蛋白的降解是一種級聯(lián)反應(yīng)過程。泛素首先在E1催化下，其C末端甘氨酸殘基與E1的半胱氨酸殘基間形成高能硫酯鍵而獲得活性。E1泛素結(jié)合的中間體再將泛素轉(zhuǎn)移給E2，形成E2泛素中間體。最后靶蛋白的泛素化還需要另一個特異的泛素蛋白連接酶E3。E3可以直接或間接與底物結(jié)合，促使泛素從E2形成的硫酯中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到靶蛋白賴氨酸殘基上，進(jìn)而形成多聚泛素鏈，作為底物被蛋白酶體識別和降解的靶向性信號。生物體內(nèi)存在眾多E3連接酶，可以特異識別靶向蛋白，具有蛋白降解的高度選擇性。參與生命各項進(jìn)程，在植物抵御環(huán)境脅迫適應(yīng)環(huán)境上也起著重要的作用。U-box?E3s是一個相對較小的E3s家族，在結(jié)構(gòu)上與RING結(jié)構(gòu)域相似，有時多聚泛素鏈的形成還需要泛素鏈延長因子的輔助，人們將這類功能的酶命名為E4s，U-box家族成員就具有E4s的特點(diǎn)。?

在植物中，也已經(jīng)克隆驗(yàn)證了多個跟抗逆相關(guān)的E3連接酶。OsSDIR1就是一種E3連接酶，在水稻的所有的組織中均有表達(dá)，并且在干旱脅迫下表達(dá)量增加。體外多聚泛素化的試驗(yàn)證明了OsSDIR1是一種有功能的E3連接酶，并且RING區(qū)是其活性所必須的。在干旱脅迫下，過表達(dá)OsSDIR1轉(zhuǎn)基因水稻的氣孔較對照相比關(guān)閉的較多，并比對照植株表現(xiàn)出較強(qiáng)?的抗性。(Ting?Gao?etal.2011)。同時具有RING結(jié)構(gòu)域的E3連接酶RGLG2與AtERF53在細(xì)胞核中發(fā)生相互作用：在干旱脅迫中，RGLG2通過調(diào)節(jié)AtERF53的蛋白降解來進(jìn)行負(fù)向調(diào)控植株抗旱性(Chen?et?al.2011)。?

近幾年許多與植物非生物脅迫相關(guān)基因被克隆和分析，初步了解了參與非生物脅迫應(yīng)答反應(yīng)的機(jī)制，但是植物抗旱性狀是及其復(fù)雜的，抗旱相關(guān)基因還有待于進(jìn)一步發(fā)掘和驗(yàn)證。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供序列表中序列1所示的蛋白及其編碼基因(OsDRUP1)。?

本發(fā)明提供了序列表中序列1所示的蛋白及其編碼基因在增強(qiáng)植物抗旱性中的應(yīng)用；所述蛋白的編碼基因?yàn)槿缦?)-4)中任一所述的基因；?

1)序列表中序列2、3的自5′末端第25位-1320位所示的DNA分子；?

2)序列表中序列2、3所示的DNA和RNA分子；?

3)在嚴(yán)格條件下與1)所示的DNA分子雜交且編碼所述蛋白的DNA分子；?

4)與1)或2)所述的DNA分子具有90％以上的同源性且編碼所述蛋白的DNA分子。?

含有序列表中序列2所示蛋白的編碼基因的重組表達(dá)載體在增強(qiáng)植物抗旱性中的應(yīng)用也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。?

所述重組表達(dá)載體的構(gòu)建過程中，在其轉(zhuǎn)錄起始核苷酸前加上4個Myc蛋白標(biāo)簽，在pCUbi1390的多克隆位點(diǎn)間，即Ubiquitin啟動子后插入所述序列表中序列1所示蛋白的編碼基因得到的重組表達(dá)載體。?

所述植物為單子葉植物-水稻，包括雙子葉植物。?