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专利名称:植物耐逆相关蛋白ThTIP1及其编码基因和应用的制作方法
技术领域:
本发明属于基因工程领域,涉及一种植物耐逆相关蛋白ThTIPl其编码基因和应用。
背景技术:
盐芥(Thellungiellahalophila)是一种真盐生植物。在600mMNaCl处理条件下,依然能维持正常的含水量,说明盐芥对高盐和干旱环境及低温胁迫具有较强的耐受性,可能含有未知的与其耐逆性状相关的重要功能基因,因此对其耐逆机制的研究可能为农作物耐逆性状的改良提供有用基因资源。水通道蛋白广泛存在于植物、动物、微生物等多种生物体内。1993年Maurel等人从拟南芥中分离出第1个植物水通道蛋白Y-TIP,并通过爪蟾卵母细胞表达系统确认其能够专一性地运输水分(MaurelC,ReizerJ,SchroederJI,ChrispeelsMJ.(1993)Thevacuolarmembraneproteingamma-,12(6):2241-2247.)0迄今为止,已在拟南芥、烟草、玉米、豌豆、水稻等多种植物中发现了水通道蛋白(HachezCiHeinenRBiDrayeXiChaumontF.(2008)Theexpressionpatternofplasmamembraneaquaporinsinmaizeleafhighlightstheirroleinhydraulicregulatio
,68(4-5):337-353.;QuigleyF,RosenbergJM,Shachar-HillY,BohnertHJ.(2002)Fromgenometofunction:,3(1):RESEARCH000L;SakuraiJ,IshikawaF,YamaguchiT,UemuraM,MaeshimaM.(2005),46(9)1568-1577.;SchuurmansJA,vanDongenJT,RutjensBP,BoonmanA,PieterseCM,BorstlapAC.(2003)MembersoftheaquaporinfamilyinthedevelopingpeaseedcoatincluderepresentativesofthePIP,TIP,,53(5):633-645.;UehleinN,LovisoloC,SiefritzF,KaldenhoffR.(2003),425:734-737.)。根据氨基酸同源性及结构特征,植物水通道蛋白可分为质膜上的水通道蛋白PIPs、液泡膜上的水通道蛋白TIPs、与大豆根瘤菌周膜上水通道蛋白N0D26类似的膜内在蛋白NII3S以及小的碱性膜内在蛋白SII3S(JohansonU,GustavssonS.(2002),19(4):456-461.)。水通道蛋白在植物体内形成水选择性运输通道,在种子萌发、细胞伸长、气孔运动、受精等过程中调节
水分的快速跨膜运输,并且在植物逆境应答中起着重要作用。植物受到外界的盐胁迫后,会受到渗透胁迫、离子胁迫及随之产生的活性氧的三重伤害(ZhuJK.(2002),53:247-273.)。为适应不利的逆境,植物会启动相应的防御机制,植物体内的一系列基因的表达会发生变化,主要包括基础能量代谢、离子和水分运输、细胞分裂、蛋白降解和周转、活性氧清除和信号转导相关的基因(BavaroL,CatucciL,DepaloN,VentrellaA,CorcelliA,AgostianoΑ.(2007),70:12-17.;RabbaniMA,MaruyamaK,AbeH,KhanMA,KatsuraK,ItoY,YoshiwaraK,SekiM,ShinozakiK,Yamaguchi-ShinozakiK.(2003)Monitoringexpressionprofilesofricegenesundercold,drought,andhigh-salinitystressesandabscisicacidapplicationusingcDNAmicroarrayandRNAgel-,133:1755-1767.;Yamaguchi-Shinozaki,,K.(2006).
,57:781-803.)。水通道蛋白可以帮助水分快速通过细胞质膜或液胞膜,调节细胞的水势,缓解和改善植物所受到的渗透胁迫,在植物耐受盐胁迫中起到重要作用(AlexanderssonE,FraysseL,Sjovall-LarsenS,GustavssonS,FellertM,KarlssonM,JohansonU,KjellbomP.(2005),59:469-484.;delMartinez-BallestaMC,SilvaC,Lopez-BerenguerC,CabaneroFJ,CarvajalM.(2006)Plantaquaporins:(Stuttg),8:535-546.)。已有研究表明异源表达人参PgTIPl能够增强拟南芥抗盐、旱、冷的能力(PengY,LinW,CaiW,AroraR.(2007)OverexpressionofaPanaxginsengtonoplastaquaporinalterssalttolerance,,226(3)729-740.),过量表达烟草的质膜水通道蛋白能够增强植株耐逆能力(SadeNiGebretsadikM,SeligmannR,SchwartzA,WallachR,MoshelionΜ.(2010)TheroleoftobaccoAquaporinlinimprovingwateruseefficiency,hydraulicconductivity,,152(1))
。土壤盐渍化是全球农业生产所面临的非生物逆境之一。目前,我国的盐渍土壤面积估计有3330万公顷,其中盐渍耕地660万公顷,还有2200万公顷以上的盐渍荒地。此外,由于环境污染的加剧、淡水资源的匮乏及不合理的灌溉方法等人为因素,导致土壤的盐渍化现象日益严重。由于绝大多数农作物都是盐敏感的,其生长、发育和产量受到土壤盐分的直接影响。分离鉴定植物关键耐盐基因,将其导入重要农作物,是提高作物对高盐环境耐受性的重要途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物耐逆相关蛋白ThTIPl其编码基因和应用。本发明提供的蛋白,是新的盐芥液泡水通道蛋白,获自盐芥(Thellungiellahalophila),命名为ThTIPl,是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;(b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。为了使(a)中的ThTIPl便于纯化,可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成
4的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列
权利要求
,是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;(b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。
。
,其特征在于所述基因是如下(1)或(2)或(3)或(4)或(5)所述的DNA分子(1)序列表中序列2自5’末端第73至834位核苷酸所示的DNA分子;(2)序列表中序列2自5,末端第67至840位核苷酸所示的DNA分子;(3)序列表中序列2所示的DNA分子;(4)在严格条件下与(1)或(2)或(3)限定的DNA序列杂交且编码植物耐逆性相关蛋白的DNA分子;(5)与(1)或(2)或(3)限定的DNA序列至少具有90%以上同源性且编码植物耐逆性相关蛋白的DNA分子。
、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
,其特征在于所述重组载体是将权利要求2或3所述基因插入PBI121质粒的多克隆位点得到的重组质粒。
。
,是将权利要求2或3所述基因导入目的植物中,得到耐逆性高于所述目的植物的转基因植物。
,其特征在于权利要求2或3所述基因通过权利要求4或5所述重组载体导入所述目的植物中。
,其特征在于所述耐逆性为耐非生物胁迫性,具体为耐盐性。
,其特征在于所述目的植物为双子叶植物或单子叶植物;所述双子叶植物具体为拟南芥。
全文摘要
本发明的目的是提供一种植物耐逆相关蛋白ThTIP1其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质,是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;(b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明提供的蛋白,是新的盐芥液泡水通道蛋白,获自盐芥(Thellungiellahalophila),命名为ThTIP1。ThTIP1基因的表达受NaCl和ABA诱导,过量表达该基因能够提高植物的耐盐性,说明该基因可以作为一个新的目的基因,应用于植物抗逆基因工程育种。