[發明專利]PTRE1基因在調控植物耐熱性中的應用

有效

• 申請號: 201610301498.4
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN107353330B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 薛紅衛;楊寶軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院分子植物科學卓越創新中心
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發明涉及PTRE1基因在調控植物耐熱性中的應用。本發明首次發現PTRE1基因可以調控蛋白酶體活性，進而影響熱刺激條件下變性蛋白的大量產生及降解，調控植物的耐熱性。因此，可以將PTRE1基因應用于植物耐熱改良育種中，選育出具有耐熱能力的品種。

技術領域

本發明屬于植物學和基因工程領域，更具體地，本發明涉及PTRE1基因在調控植物耐熱性中的應用。

背景技術

當今世界氣候變化已經成為各國政府及普通民眾日益關注的熱點問題。諸如兩極冰川融化、卡特里娜颶風、印度洋海嘯、印度熱浪以及中國的南方雨雪冰凍災害等災害無時無刻不在提醒著我們全球氣候的巨大變化。地球作為人類賴以生存的家園，不僅孕育著人類文明，更承載和維持著整個生態系統，其上的動物、植物、微生物，高山、河流、湖泊、海洋都為人類的生存與發展提供著必不可少的條件。然而全球氣候變化正在嚴重的威脅著整個地球生態系統的穩定。許多研究表明，隨著溫度升高，作物中的干物質及產量會下降。

對植物尤其是稻類作物而言，溫度的升高首先會影響稻穗的不育率，在開花期高溫會阻止花粉囊裂開和花粉散發，致使授粉率和谷粒數量降低，不育率上升，產量下降。溫度升高還會改變作物的生長速率和生育期長度，從而影響產量。溫度升高延長了作物的全年生長期，這對無限生長習性或多年生作物以及熱量不足的地區有利，但對生育期短的作物生長不利。溫度升高使作物生長發育速度加快，生育期縮短。研究表明，作物生長期間氣溫每升高1℃，水稻生育期將縮短7～8天，冬小麥生育期將縮短17天，這就減少了作物光合作用積累干物質的時間。由此，夜間溫度升高條件下，玉米、小麥和大豆產量的降低并不能全部歸因于夜間呼吸速率的升高，水分利用效率的降低和生育期的縮短也是導致作物產量下降的原因之一。所以通過植物分子生物學結合遺傳學的方法尋找具有耐熱性狀的基因具有重要的理論意義和現實意義。

新蛋白的合成和已有蛋白的降解控制著植物生命周期中的所有過程，每周約有50％的蛋白通過這種合成-降解循環進行更新。科學家們很早就開始對控制蛋白合成的轉錄和翻譯過程的機制進行研究，但直到近來才開始認識到蛋白質降解的重要性。蛋白降解可有效降解細胞內不正常的蛋白從而產生自由的氨基酸供植物的生長發育及更新。泛素-蛋白酶體降解體系是已知的最重要的蛋白降解體系，在動植物發育過程中起重要的調控作用，Aaron Ciechanover，Avram Hershko和Irwin Rose也因發現泛素調節的蛋白質降解過程而獲得了2004年諾貝爾化學獎。現在已發現該降解體系基本涉及到植物生命活動的每個方面，包括抵抗逆境和疾病、激素信號調控、細胞周期控制、胚胎發育及光形態建成等。

目前的研究表明，提高蛋白酶體活性可以有效清除熱刺激條件下產生的垃圾蛋白，所以提高蛋白酶體活性可能是一種有效的獲得具有耐熱能力的植物的方法。因此，有必要尋找具有提高蛋白酶體活性的蛋白，并從這些蛋白中篩選具有提高植物耐熱能力的蛋白。

發明內容

本發明的目的在于提供PTRE1基因在調控植物耐熱性中的應用。

在本發明的第一方面，提供一種提高植物耐熱能力的方法，所述方法包括：上調植物中PTRE1蛋白的表達。

在一個優選兩種，所述的植物是雙子葉植物。

在另一優選例中，所述的植物包括：十字花科植物，禾本科植物，茄科植物，大戟科植物。

在另一優選例中，所述十字花科植物包括：擬南芥。

在另一優選例中，所述的禾本科植物包括：水稻、小麥、玉米。

在另一優選例中，所述的茄科植物包括：馬鈴薯、西紅柿。

在另一優選例中，所述的大戟科植物包括：木薯。