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专利名称:植物耐逆性相关蛋白TaFbox2及其编码基因与应用的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种植物耐逆性相关蛋白TaFbox2及其编码基因与应用。
背景技术:
土壤盐渍化对农业的威胁是一个全球性的问题,盐碱对作物生长存在很大抑制作用,-%时就会影响植物的正常生长,严重时将导致植物萎蔫甚至死亡。这不仅造成农作物严重减产,也给生态环境造成巨大破坏。如何利用大面积的盐碱地和丰富的咸水资源发展农业,是迫切需要解决的重大课题。解决这一问题主要有两条途径一是通过农业工程措施改良土壤,降低土壤盐分;另一种是走生物学路线,利用生物工程技术提高作物的抗逆性以改良和利用盐渍化土壤。相比之下,第二种是较经济有效的途径,分离与耐盐性相关的基因,并研究其功能及抗逆分子机制,从而寻找提高植物耐盐性的途径和方法,对于进一步利用分子育种方法培育耐盐作物品种具有重要意义。植物通过泛素途径对相关蛋白水平进行调控,可以直接影响相应的生理生化过程,在细胞周期的控制、免疫应答、胁迫反应和细胞程序
性死亡等许多细胞内基本生理过程中起重要作用。泛素途径主要有三种酶参与,包括泛素激活酶E1、结合酶E2和连接酶E3。其中,泛素连接酶E3对靶蛋白的特异性识别起关键作用(.,.,FreedΕ.,FurstenthalL.,.,.,..TheloreoftheRINGs:,2000,10(10):429-439.;LiΜ.,.,ffu-baerF.,ChenD.,BaerR.·Mono—versuspolyubiquitination!,2003,302:1972-1975.)。SCF复合体是一种重要的E3连接酶,降解目标通常是某种转录的激活因子或抑制因子,是高等真核生物调节通路的重要方式,由Skpl、Cdc53(cullin)、F-box蛋白及RBXl四个亚基组成。除F_box蛋白以外的三个亚基组成一般性骨架,通过与不同的F-box蛋白结合识别不同的底物(KongH.,Leebens-MackJ.,NiW.,.,MaH..HighlyheterogeneousratesofevolutionintheSKPlgenefamilyinplantsandanimals:,2004,21(1):117-128.)F_box蛋白的N端有一个由40-50个氨基酸组成的F-box结构域,通过参与SCF复合体的形成,介导泛素化蛋白底物的特异性识别
(BaiC.,SenP.,HofmannK.,MaL.,GoeblΜ.,.,..SKPlconnectscellcycleregulatorstotheubiquitinproteolysismachinerythroughanovelmotif,theF-,1996,86(2)J63-74),在降解过程中发挥关键作用。F_box蛋白质介导的泛素化蛋白质降解途径,是植物基因表达调控的一个非常重要的机制。研究表明F-box蛋白能够通过降解调控因子调节激素、自交不亲和及胁迫反应,参与相应的信号传导途径(QuintΜ.,..,2006,9:448-453.;ZhaoL.,.,HanB.,.,.,.,..AnF-boxgenelinkedtotheself-incompatibility(S),2002,50:29-42.;WangL,DongL,.,.,.,.,..Genome-wideanalysisofS-LocusF-box-,2004,56:拟9_945·)。目前,SCF复合体参与的信号途径研究主要集中在生长素(DharmasiriN.,DharmasiriS.,WeijersD.,LechnerE.,YamadaM.,HobbieL,.,JurgensG.,EstelleM..PlantdevelopmentisregulatedbyafamilyofauxinreceptorF~,2005,9109-119.)
、乙j希(GuoY.,QiuQ.,.,.,OhtaΜ.,Zhangc.,.,..TransgenicevaluationofactivatedmutantallelesofS0S2revealsacriticalrequirementforitskinaseactivityandC—,2004,16:435-449.)和赤霉素(DillΑ.,.,HuJ.,.,.·TheArabidopsisF~boxproteinSLEEPY1targetsgibberellinsignalingrepressorsforgibberellin-,2004,161392-1405.;GomiK,SasakiA,ItohH,Ueguchi-TanakaM,AshikariM,KitanoH,,anF_boxsubunitoftheSCFE3complex,specificallyinteractswithphosphorylatedSLRlproteinandregulatesthegibberel1in-,37(4):626-34.)三种植物激素上,对其在非生物胁迫反应中的作用还未见报道,但越来越多的研究表明F-box蛋白是非生物胁迫反应中的重要的调解因子,拟南芥F-box蛋白7(AtFBP7),表达受温度胁迫的诱导(Calderon-.,.,MarroccoK.,KretschT.,
SchwechheimerC..TheevolutionarilyconservedArabidopsisthaiianaF-,2007,392(1-2):106-116.)。水稻基因组中许多F_box基因受非生物胁迫的上调表达,推测其在逆境信号传导过程中发挥了重要的作用(JainΜ.,NijhawanΑ.,AroraR.,AgarwalP.,RayS.,SharmaP.,KapoorS.,.,..F-boxProteinsinRice:Genome_wideAnalysis,Classification,TemporalandSpatialGeneExpressionduringPanicleandSeedDevelopment,,2007,143:1467-1483.)。根据拟南芥全基因组预测,编码F-box蛋白的基因有1000多个,推测在植物信号传导过程中依赖SCF的蛋白降解途径可能起极为广泛而重要的作用,但现在只对其中其少一部分的生物学功能有所了解(王红云,黄剑,赖钊,-,2002,47(12):891-895.)。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物耐逆性相关蛋白TaFbox2及其编码基因与应用。本发明提供的植物耐逆性相关蛋白(TaFbox2),来源于小麦属小麦(TriticumaestivumL·),是如下
(a)或(b)的蛋白质(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1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。序列表中的序列1由402个氨基酸残基组成。为了使(a)中的TaFbox2便于纯化,可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成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)的蛋白质(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1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)的DNA分子1)其编码序列是序列表中序列2自5’端第259至1467位核苷酸所示的DNA分子;2)序列表中序列2所示的DNA分子;3)在严格条件下与1)或幻限定的DNA序列杂交且编码植物耐逆性相关蛋白的DNA分子;4)与1)或2)或3)限定的DNA序列具有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如下(I)或(II)或(III)(I)将权利要求2或3所述基因与PGEM-T质粒连接得到的重组质粒;(II)将权利要求2或3所述基因插入pCHF3的多克隆位点得到的重组质粒;(III)将权利要求2或3所述基因插入pet30a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所述重组表达载体导入所述目的植物中。
,其特征在于所述耐逆性为耐旱性。
,其特征在于所述目的植物为水稻,优选Kitaake/K稻。
全文摘要
本发明公开了一种植物耐逆性相关蛋白TaFbox2及其编码基因与应用。本发明提供的蛋白质,是如下(a)或(b)的蛋白质(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1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TaFbox2基因导入水稻,转基因水稻对干旱胁迫表现出较强的耐受性。随着胁迫时间的延长和胁迫浓度的增加,转基因植株与非转基因植株的耐逆性差异越来越明显。功能鉴定表明本发明克隆的TaFbox2基因能够增强植物的抗逆性,特别是对干旱抗性,在植物抗逆改良中具有重要应用前景。