[發明專利]厚藤IpLEA基因及其編碼蛋白和應用

有效

• 申請號: 201710660671.4
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107266542B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 張美;張會;簡曙光;夏快飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院華南植物園
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/81;C12N1/19;C12N1/21;C12N15/70;A01H5/00;A01H6/20
• 代理公司: 廣州廣典知識產權代理事務所(普通合伙) 44365
• 代理人: 謝偉

本發明提供了厚藤鹽脅迫應答相關基因IpLEA，其編碼的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，其cDNA閱讀框序列如SEQ ID NO.2所示。本發明IpLEA基因編碼的胚胎發生豐富蛋白(Late embryogenesis abundant proteins)IpLEA與提高釀酒酵母、大腸桿菌和植物的耐鹽耐旱性相關。通過構建IpLEA基因的酵母、大腸桿菌和植物轉基因超表達載體，將IpLEA基因在酵母、大腸桿菌和擬南芥中超表達，可以提高酵母、大腸桿菌和擬南芥對鹽脅迫和干旱脅迫的耐受性。該基因可應用于工程菌及植物針對高鹽干旱脅迫的遺傳工程育種，具有很大的應用價值。

技術領域

本發明屬于生物基因工程領域，具體涉及厚藤(Ipomoea pes-caprae L.)中一個新的耐鹽抗旱基因IpLEA，該基因編碼厚藤胚胎發生晚期豐富蛋白(Late-EmbryogenesisAbundant Proteins，LEA蛋白)，在調控生物體耐鹽抗旱性方面的應用。

背景技術

厚藤(Ipomoea pes-caprae L.)是一種具有高度耐鹽和抗旱能力的鹽生植物，在全世界熱帶亞熱帶濱海及島嶼地區均有分布，是典型的鹽生植物之一。由于厚藤具有高度的抗逆能力，其抗逆分子機制的探討具有重要的理論意義，而通過對其抗逆遺傳資源的發掘以及對抗逆功能基因的深入研究具有廣泛的應用前景。

植物在其生長過程中，通常會遭遇多種逆境脅迫對其生長和發育產生不利的影響，其中水分缺失是常見的一種。造成植物或細胞缺水的逆境主要包括以下幾種：冷凍、干旱和鹽脅迫。植物在適應這些逆境的進化過程中，發展了一系列的生理及分子機制減緩逆境脅迫對植物生長發育的傷害，維持其完成正常的生長周期和世代交替。LEA蛋白是植物中廣泛存在的一類小分子親水性蛋白，自從首次從棉花胚胎中獲得分離以來，經過三十多年的研究，盡管該類蛋白確切的生化功能和作用機制仍不完全清楚，但已有越來越多的研究表明，植物LEA 蛋白廣泛地參與應答非生物逆境脅迫(尤其是失水脅迫)的生理過程中，并在提高植物抗逆性方面發揮重要的功能。

LEA蛋白的全稱為晚期胚胎發生豐富蛋白(Late embryogenesis abundantproteins,LEA proteins)，首次由Dure等(1981)在棉花胚胎發育后期的分離得到其mRNA，該mRNA翻譯的產物即為LEA蛋白。幾十年來，在多種植物、藍藻、細菌及動物中均分離得到了LEA蛋白，由此可見，LEA蛋白并不是植物所特有的，而是廣泛分布于生物界中。LEA蛋白及其mRNA在生物體內的積累往往與耐脫水性密切相關，但由于其分布的廣泛性及成員的多樣性，該類蛋白具體的生物學功能并不完全清楚。在植物中，早期關于LEA蛋白的研究表明，該類蛋白及其編碼的mRNA主要積累于種子發育過程中胚胎發生的晚期(種子形成并干燥之前)，以及一些暴露于脫水、滲透壓、低溫等失水脅迫環境下的營養組織中，這些結果暗示該類蛋白可能參與植物應答水分限制相關的逆境脅迫，并通過改善失水脅迫中的細胞狀況而發揮相應的生物學功能。由于LEA蛋白通常在缺水的組織/細胞中聚集，且通常含有較多的親水性氨基酸，因此也被稱為親水素(Hydrophilin)。

而目前，厚藤的LEA蛋編碼白及其基因的作用還有待開發。

在本發明中，我們公開了厚藤體內的一個編碼LEA蛋白基因IpLEA，該基因表達能夠提高酵母菌對鹽和氧化脅迫的耐受性，提供了將該基因應用于工程菌釀酒酵母的耐鹽和抗氧化遺傳改良的應用；IpLEA在大腸桿菌中的表達能夠提高工程菌大腸桿菌對高鹽和干旱的耐受性，提供了將該基因用于包括大腸桿菌在內的工程菌耐鹽和耐脫水的遺傳改良方面的應用。本發明也簡單闡述了可將該基因應用于植物的遺傳改造，培育用于提高耐鹽/耐旱性的轉基因轉基因植物。