[發(fā)明專利]一種植物抗旱雜種優(yōu)勢相關(guān)蛋白TaATG5及其編碼基因和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011020781.2
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112094331A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高世慶;趙昌平;公杰;劉永杰;劉鈺涵;李丹;張風廷;陳兆波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市農(nóng)林科學院
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京法信智言知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 11737
• 代理人: 尹超群

本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種植物抗旱相關(guān)蛋白TaATG5及其編碼基因和應用。所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。本發(fā)明的抗旱雜種優(yōu)勢相關(guān)蛋白及其編碼基因?qū)Ω牧?、增強小麥抗逆性，提高產(chǎn)量、加速抗逆分子育種進程，以及有效節(jié)省水資源具有十分重要的理論和實際意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種植物抗旱雜種優(yōu)勢相關(guān)蛋白TaATG5及其編碼基因和應用。

背景技術(shù)

小麥作為我國重要的糧食作物之一，在國民經(jīng)濟中占有非常重要的地位。然而，每年因干旱、鹽堿等逆境脅迫條件嚴重影響著小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)，制約著我國小麥糧食安全。利用基因工程技術(shù)從分子水平上深入研究植物與非生物逆境之間的關(guān)系，揭示植物對逆境脅迫信號傳導及基因表達調(diào)控分子機理，克隆抗逆相關(guān)基因為培育作物抗逆新種質(zhì)提供候選抗逆基因資源。

植物自噬相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄顯著受到環(huán)境因素的影響，其中碳、氮饑餓的誘導作用在動物、酵母以及植物中已經(jīng)有大量報道。光合作用能為植物提供物質(zhì)和能量，在黑暗條件下，光化學反應不再進行，但物質(zhì)和能量仍在消耗。研究發(fā)現(xiàn)，自噬可以為細胞的夜間活動提供能量來源，而在缺碳條件下，葉綠體以及葉綠體組分的自噬也能為植物提供碳源。此外，在植物細胞中通過選擇性降解受損的蛋白質(zhì)和細胞器將導致大量氮素的循環(huán)再利用，而自噬在這個過程中起著非常重要的作用。

自噬在植物耐高溫、氧化、干旱和離子脅迫中同樣具有重要的調(diào)節(jié)作用。NBR1能夠靶向泛素化蛋白進行自噬降解，在熱脅迫下，擬南芥nbr1缺失突變體中積累高水平不溶性蛋白質(zhì)，而泛素蛋白連接酶與NBR1似乎分別介導兩個不同途徑的選擇性自噬過程。熱脅迫能夠誘導番茄植株ATGs基因的表達并積累自噬體，番茄ATG5、ATG7沉默植株對熱脅迫十分敏感，nbr1沉默植株也破壞了番茄耐熱性，并且發(fā)現(xiàn)WEKY33轉(zhuǎn)錄因子可能與Atg蛋白共同調(diào)節(jié)耐熱性。過氧還蛋白通過與抗壞血酸依賴的途徑以及自噬互作以提高番茄的耐熱性，并且褪黑素能夠通過誘導自噬的發(fā)生而保護番茄免受熱脅迫的傷害。轉(zhuǎn)錄因子HsfA1a通過誘導自噬的形成降解泛素化的蛋白聚集體，在番茄抗干旱脅迫中起著重要的作用。此外，重金屬鎘能夠誘導擬南芥自噬的發(fā)生，鋁離子脅迫可以提高擬南芥自噬相關(guān)基因的表達，自噬缺失突變體對鋁脅迫更敏感并且表現(xiàn)出更嚴重的氧化損傷。這些結(jié)果表明，植物可以通過不同的自噬調(diào)控通路特異響應不同的非生物脅迫過程。

綜上所述，ATG自噬因子在調(diào)節(jié)植物的逆境反應，提高植物抗逆性中起著至關(guān)重要的作用，對抗逆育種和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生巨大推動作用和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種植物抗旱雜種優(yōu)勢相關(guān)蛋白TaATG5。

本發(fā)明的再一目的是提供編碼上述植物抗旱雜種優(yōu)勢相關(guān)蛋TaATG5的基因。

本發(fā)明的另一目的是提供包含上述基因的重組載體。

本發(fā)明的另一目的是提供包含上述基因的轉(zhuǎn)基因細胞系。

本發(fā)明的另一目的提供上述植物抗旱雜種優(yōu)勢相關(guān)蛋白TaATG5的應用。

本發(fā)明所提供的抗旱雜種優(yōu)勢相關(guān)蛋白TaATG5，來源于小麥，其氨基酸序列如SEQID NO：1所示。該蛋白由271個氨基酸殘基組成，是轉(zhuǎn)錄因子。自SEQ ID NO：1的氨基末端第20-30位氨基酸殘基是DNA結(jié)合域，自SEQ ID NO：1的第121-140位氨基酸殘基為絲氨酸/蘇氨酸結(jié)合域。

SEQ ID NO:1