[發明專利]OsVTC1-1在提高植物鹽脅迫耐性中的應用

在審

• 申請號: 201410269067.5
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104004078A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 張執金;秦華;鄧載安;張傳玉;王亞云;王娟;張海文;權瑞黨;黃榮峰
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院生物技術研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82
• 代理公司: 北京知本村知識產權代理事務所 11039
• 代理人: 劉江良

技術領域

本發明涉及一種OsVTC1-1蛋白在提高植物鹽脅迫耐性中的應用。

背景技術

維生素C是動、植物體內重要的抗氧化劑和輔酶，可以清除植物體內在正常生理活動和脅迫條件下積累的活性氧（ROS），在植物的脅迫應答中可以提高植物體內積累的ROS，在提高植物脅迫耐性中具有重要作用，所以通過生物技術的方法提高植物中維生素C含量在改善作物脅迫耐性中具有重要作用。

研究表明L-半乳糖途徑是植物維生素C生物合成的主要途徑，其活性與植物中維生素C含量密切相關。半乳糖途徑合成途徑以磷酸果糖為初始底物，磷酸果糖在甘露糖-6-磷酸異構酶的生成6-磷酸甘露糖，6-磷酸甘露糖在甘露糖磷酸變位酶的作用下生成1-磷酸甘露糖，1-磷酸甘露糖在GDP-甘露糖焦磷酸化酶生成GDP-甘露糖，進入植物維生素C生物合成主要調控途徑、然后GDP-甘露糖順序在GDP-甘露糖-3',5'-差向酶、GDP-L-半乳糖磷酸化酶、半乳糖-1-磷酸化酶、半乳糖脫氫酶、半乳糖內酯脫氫酶等相關酶的催化下生成維生素C。L-半乳糖途徑中，催化1-磷酸甘露糖生成GDP-甘露糖的GDP-甘露糖焦磷酸化酶是該合成途徑的一個關鍵調控酶，其活性與植物中維生素C?合成量密切相關，在植物維生素C生物合成中發揮關鍵的調控作用。擬南芥GDP-甘露糖焦磷酸化酶VTC1的點突變體vtc1-1因為VTC1的GDP-甘露糖焦磷酸化酶活性降低而抑制了擬南芥中維生素C的生物合成，其維生素C含量只有野生型的25?-?30%。而VTC1功能缺失突變體，不僅抑制了維生素C的生物合成，而且影響了植物的開花時間，氧化脅迫耐性等多方面的生理活動，降低了植株對鹽等脅迫的耐性。所以通過調節植物中編碼GDP-甘露糖焦磷酸化酶的基因的表達，不僅可以調控植物中維生素C的生物合成，而且也可以調控植物的鹽脅迫耐性。

目前，盡管在模式植物擬南芥中Vc合成途徑中關鍵酶基因的功能比較清楚，但在糧食作物如水稻中Vc還不清楚。我們通過同源克隆的方法從水稻中克隆了擬南芥VTC1的同源基因OsVTC1-1。體外表達并純化OsVTC1-1蛋白，在體外檢測OsVTC1-1蛋白的酶活性。實驗結果顯示在體外OsVTC1-1可以催化1-磷酸甘露糖生成GDP-甘露糖，表明OsVTC1-1蛋白具有GDP-甘露糖焦磷酸化酶活性，其在體內可能參與半乳糖途徑而調控Vc合成。將OsVTC1-1構建到植物表達載體，轉化模式植物擬南芥，進一步研究OsVTC1-1在植物體內的功能。實驗結果顯示表達OsVTC1-1可以互補擬南芥VTC1功能，提高擬南芥VTC1突變體vtc1-1中Vc含量，表明OsVTC1-1在植物中有VTC1類似功能，通過催化GDP-甘露糖合成調控植物Vc合成。

發明內容

本發明的目的是提供一種OsVTC1-1蛋白在提高植物鹽脅迫耐性中的應用。

在體外OsVTC1-1蛋白可以催化甘露糖-1-磷酸生成GDP-甘露糖，表明OsVTC1-1蛋白具有GDP-甘露糖焦磷酸化酶活性，其在體內可能參與半乳糖途徑而調控Vc合成。OsVTC1-1可以提高擬南芥VTC1突變體vtc1-1中Vc含量，顯著增加了轉基因擬南芥的鹽脅迫耐性。另外，干擾水稻中OsVTC1-1的表達顯著抑制了水稻Vc的合成，則明顯降低了水稻鹽脅迫耐性。可見OsVTC1-1蛋白在提高植物鹽脅迫耐性中具有重要作用。

本發明提供的技術方案是：一種OsVTC1-1基因在改變植物鹽脅迫耐性中的應用，所述基因編碼的氨基酸序列為SEQ?ID?NO.2所示。

一種OsVTC1-1基因在改變植物鹽脅迫耐性中的應用，所述基因的核苷酸序列為SEQ?ID?NO.1所示。

所述的應用，所述植物是水稻。

所述的應用，所述改變植物鹽脅迫是降低植物的耐受性，其通過基因工程技術降低所述基因的表達來實現。

所述的應用，所述改變植物鹽脅迫是提高植物的耐受性，其通過基因工程技術使所述基因在植物中過量表達來實現。

同時，本發明還提供所述的OsVTC1-1基因的載體，轉化細胞或宿主細胞。

本發明還提供一種提高植物中Vc合成的方法：將SEQ?ID?NO.1所示序列的編碼基因導入出發植物中，得到轉基因植物；與出發植物相比，轉基因植物的維生素C合成提高，鹽脅迫耐性增強。