[發明專利]一種三七病程相關蛋白10基因PnPR10-3及應用

有效

• 申請號: 201810000425.0
• 申請日: 2018-01-02
• 公開（公告）號: CN107964547B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 劉迪秋;普麗梅;唐筆鋒;王倩;崔秀明;葛鋒
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;C07K14/415;A01H5/00;A01H6/82
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本發明公開了一種三七病程相關蛋白10基因PnPR10?3，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，編碼如SEQ ID NO：2所示氨基酸序列的蛋白質，本發明通過功能基因組學相關技術研究證實PnPR10?3基因具有提高植物抗真菌侵染的功能，將本發明抗真菌基因PnPR10?3構建到植物表達載體上并轉入煙草中過量表達，轉基因煙草植株具有很強的體外抗真菌活性，實驗結果顯示：PnPR10?3超表達的轉基因煙草對茄腐鐮刀菌、膠孢炭疽菌、串珠狀赤霉菌以及葡萄座腔菌的生長具有明顯的抑制作用。

技術領域

本發明涉及分子生物學以及基因工程相關技術研究領域，特別是具有抗真菌活性的三七病程相關蛋白10基因PnPR10-3及其應用。

背景技術

經典遺傳學的發展使人們能夠通過雜交育種成功地培育出抗病新品種，從而大幅度地提高糧食產量。然而，植物病害是農業生產中一個非常棘手的問題，尤其是真菌病害，約占到植物總病害的80％，嚴重影響農作物的產量和品質。依靠傳統育種方法培育抗性品種、使用化學農藥、采取輪作等病害防治方法取得了一定成效，但上述方法中傳統育種和輪作具有周期長、費時費力、有利變異少等缺點，農藥使用易殘留，造成食品安全問題和環境污染，因而都不能從根本上解決植物病害難題。近年來，隨著分子生物學理論和技術的不斷發展，使人們不但能夠從分子水平上深入認識植物與病原物相互作用的機制，而且還可以通過基因工程快速和高效地培育抗病作物新品種。

植物在受到真菌、細菌和病毒等病原微生物侵染或受到非生物脅迫時會誘導表達并積累病程相關蛋白(pathogenesis-related protein，PR），這類蛋白是植物防御體系的重要組成部分，在植物防御過程中發揮著重要作用(Wen YJ, He HW, Huang QS, Liang S,Bin JH. Roles of pathogenesis-relative protein 10 in plant defense response.Plant Physiology Communications. 2008, 44: 585-592)。PR蛋白為多基因編碼，根據氨基酸序列的相似程度、血清學關系和生物學活性，目前將PR蛋白分為17類(PR1-PR17)，它們在不同的植物中表現為幾丁質酶、葡聚糖酶、蛋白酶抑制劑、內肽酶和過氧化物酶等，而PR10蛋白是典型的胞內蛋白，廣泛存在于細胞溶質中，在植物自我防御機制中作為可被誘導的組分發揮作用(van Loon LC, Rep M, Pieterse CM. Significance of inducibledefense-related proteins in infected plants. Annu Rev Phytopathol. 2006, 44:135-162)。與大多數胞外PR蛋白不同，PR10是一類胞內蛋白，具有與核酸酶相似的結構，分子量為16~19 kDa，一般呈弱酸性，沒有信號肽，具有體外核酸酶活性和抗菌活性(Wang L,Wei J, Zou Y, Xu K, Wang Y, Cui L, Xu Y. Molecular characteristics andbiochemical functions of VpPR10s from Vitis pseudoreticulata associated withbiotic and abiotic stresses. Int J Mol Sci. 2014, 15: 19162-19182)。對PR10基因結構分析表明，PR10基因編碼的氨基酸中都具有一個高度保守的GXGGXG(X是任意氨基酸)序列模型，被稱為“P-loop”結構域。“P-loop”是一類廣泛存在于磷酸化激酶和核酸結合蛋白中的結構域，并且其磷酸化可能與PR10的核糖核酸酶活性有關(Bantignies B, SéguinJ, Muzac I, Dédaldéchamp F, Gulick P, Ibrahim R. Direct evidence forribonucleolytic activity of a PR-10-like protein from white lupin roots.Plant Mol Biol. 2000, 42: 871-881)。