植物耐逆性相關蛋白TaWPK及其編碼基因與應用制造技術

本發明專利技術公開了一種植物耐逆性相關蛋白TaWPK及其編碼基因與應用。本發明專利技術公開的一種蛋白，為如下（1）或（2）所示：（1）SEQ?ID?No.2所示的蛋白；（2）將SEQ?ID?No.2所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且功能相同的蛋白質。本發明專利技術公開的TaWPK蛋白的編碼基因TaWPK在脫落酸、干旱、高鹽和水楊酸的誘導下表達，且將TaWPK基因導入擬南芥中得到的轉基因擬南芥，對以上四種逆境的抗性高于野生型擬南芥。本發明專利技術公開的TaWPK蛋白及其編碼基因為人為控制抗逆和耐逆相關基因的表達提供了基礎，將在培育抗逆性和耐逆性增強的植物中發揮重要的作用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種植物耐逆性相關蛋白TaWPK及其編碼基因與應用。
技術介紹
干旱、高鹽及低溫等逆境脅迫是影響小麥生長、發育的障礙因子。因此，了解小麥對逆境條件的應答與信號傳導機制，提高小麥品種的抗逆性，成為小麥遺傳研究及小麥品種改良的重要任務之一。在逆境脅迫下植物體內會產生一系列應答反應，伴隨著許多生理生化及發育上的變化。明確植物對逆境的反應機制，將為抗逆基因工程研究和應用提供科學論據。目前，植物抗逆性研究已逐漸深入到細胞、分子水平，并與遺傳學和遺傳工程研究相結合，探索用生物技術來改進植物生長特性，其目的是提高植物對逆境的適應能力。在干旱、高鹽和低溫等環境脅迫的逆境條件下，植物能夠在分子、細胞和整體水平上做出相應的調整，以最大程度上減少環境所造成的傷害并得以生存。許多基因受脅迫誘導表達，這些基因的產物不僅能夠直接參與植物的脅迫應答，而且能夠調節其它相關基因的表達或參與信號傳導途徑，從而使植物避免或減少傷害，增強對脅迫環境的抗性。與脅迫相關的基因產物可以分為兩大類：第一類基因編碼的產物包括離子通道蛋白、水通道蛋白、滲透調節因子（蔗糖、脯氨酸和甜菜堿等）合成酶等直接參與植物脅迫應答的基因產物；第二類基因編碼的產物包括參與脅迫相關的信號傳遞和基因表達調節的蛋白因子，如蛋白激酶、轉錄因子等。其中，蛋白激酶在植物脅迫信號的感知、傳遞的調控中起著重要作用。到目前為止，已發現的蛋白激酶約有300種左右，分子內都存在一個同源的由約270氨基酸殘基構成的催化結構區。在細胞信號傳導、細胞周期調控等系統中，蛋白激酶形成了縱橫交錯的網絡。這類酶催化從ATP轉移出磷酸并共價結合到特定蛋白質分子中某些絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基的羥基上，從而改變蛋白質、酶的構象和活性。目前，在植物中已知的與脅迫相關的蛋白激酶主要有:絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶如MAPK（mitogen-activated?protein?kinase），CDPK（calcium-dependent?protein?kinase）；酪氨酸蛋白激酶如Src家族、Tec家族、ZAP70、家族、JAK家族；還有一種絲氨酸/蘇氨酸/酪氨酸雙特異性蛋白激酶，如DYRK相關的蛋白激酶，CDC25等。這三類蛋白激酶均有文獻報道參與植物相應外界環境脅迫的信號傳導過程，提高植物對外界逆境的適應能力。根據蛋白激酶的磷酸化氨基酸殘基的種類，蛋白激酶可以分為Ser/Thr蛋白激酶，Tyr蛋白激酶以及雙特異性Ser/Thr/Tyr蛋白激酶。Ser/Thr蛋白激酶主要包括MAPK，CDPK，JNK等。這種類型的蛋白激酶目前研究的較多，并且在信號傳導途徑中起重要作用。而酪氨酸蛋白激酶分為兩類，一類是非受體型酪氨酸蛋白激酶，以src基因產物為代表，此外還有Yes、Fyn、Lck、Fgr、Lyn、Fps/Fes及Ab1等；另一類是受體型酪氨酸蛋白激酶，根據它們的結構不同，受體型酪氨酸激酶可以分為9種類型。在動物細胞中，酪氨酸蛋白激酶往往參與程序性細胞死亡、癌變等重要細胞行為。植物中酪氨酸蛋白激酶研究較晚。Maya?Mayrose等人的工作表明，西紅柿中的雙特異性激酶LeMPK3能夠提高植物對病原體的抵抗。文獻提出，在受到病原體的侵害后，LeMPK3激酶的活性首先提高，然后LeMPK3的mRNA的表達量也短暫的提高。2002年，Parvathi?Rudrabhatla等人從花生cDNA文庫中得到一個雙特異性蛋白激酶，具有絲氨酸/蘇氨酸/酪氨酸蛋白激酶活性。并且發現，該激酶的mRNA表達水平以及激酶活性受到低溫和高鹽脅迫的誘導。但是其蛋白表達水平卻沒有明顯的變化。在250mM濃度的NaCl處理24h下，STY的mRNA表達水平提高了20倍，在4℃條件下處理24h，其mRNA表達水平提高了50倍左右。在100mMABA處理下，STY表達量沒有變化。目前，在許多植物中都發現蛋白激酶參與抗病，抗逆境等信號傳遞過程（Parvathi?Rudrabhatla，2002；Lizhong?Xiong，2003）。Parvathi?Rudrabhatla等認為，花生中的一種STY激酶參與了花生對非生物脅迫的起始相應，證明了一種非MAPK途徑的蛋白激酶級聯信號傳遞過程在非生物脅迫中起重要作用。Lizhong?Xiong等人認為，水稻蛋白激酶OsMAPK5能夠提高水稻對低溫，干旱，高鹽以及病害等的抗性。而Jen?Sheen認為，鈣離子依賴的蛋白激酶CDPK（CDPK1and?CDPK1a）能夠激活與植物抗逆境相關基因的啟動子，參與植物逆境信號傳導過程。Riichiro?Yoshida等報道，在擬南芥中ABA誘導的蛋白激酶SnRK2在植物響應脫水脅迫的信號傳導過程中起到重要的作用。由于植物的逆境耐性是由多基因調控的復雜性狀，依靠導入單個功能性蛋白基因很難實現植物抗逆性的綜合提高。因此，利用一個關鍵性轉錄因子促進多個功能基因的表達，從而增強植物的抗逆性，已經成為植物抗逆基因工程的研究熱點。綜合目前的研究結果，蛋白激酶在植物響應逆境脅迫的信號傳導途徑中占有重要的地位。蛋白激酶通過自身的磷酸化提高或者降低自身的激酶活性，通過磷酸化底物提高或者降低底物蛋白的酶活性，然后底物蛋白又調控下游基因的酶活，形成一個級聯調控途徑。如RAS信號調控途徑，在細胞受體酪氨酸蛋白激酶感受到配體的信號后，形成二聚體并發生自身磷酸化，激活RAS，然后由活化的RAS激活引起蛋白激酶的級聯反應。這種級聯調控是一種很精密很復雜的調控網絡，蛋白激酶可能在上游作為一種開關在行使其功能。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種植物耐逆性相關蛋白TaWPK及其編碼基因與應用。本專利技術提供的一種蛋白，為如下（1）或（2）所示：（1）SEQ?ID?No.2所示的蛋白；（2）將SEQ?ID?No.2所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且功能相同的蛋白質。上述蛋白的編碼基因也屬于本專利技術的保護范圍。上述編碼基因中，所述編碼基因為如下中至少一種：1）SEQ?ID?No.1所示的DNA分子；2）在嚴格條件下與1）限定的DNA分子雜交且編碼所述蛋白質的DNA分子；3）與1）或2）限定的DNA分子具有90％以上的同一性且編碼所述蛋白質的DNA分子。含有上述任一所述編碼基因的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌也屬于本專利技術的保護范圍。一種制備耐逆性增強的轉基因植物的方法也屬于本專利技術的保護范圍，包括如下步驟：將上述任一所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種蛋白，為如下（1）或（2）所示：（1）SEQ?ID?No.2所示的蛋白；（2）將SEQ?ID?No.2所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且功能相同的蛋白質。

【技術特征摘要】
1.一種蛋白，為如下（1）或（2）所示：
（1）SEQ?ID?No.2所示的蛋白；
（2）將SEQ?ID?No.2所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或
缺失和/或添加且功能相同的蛋白質。
2.權利要求1所述蛋白的編碼基因。
3.根據權利要求2所述的編碼基因，其特征在于：所述編碼基因為如下中至少
一種：
1）SEQ?ID?No.1所示的DNA分子；
2）在嚴格條件下與1）限定的DNA分子雜交且編碼權利要求1所述蛋白質的DNA
分子；
3）與1）或2）限定的DNA分子具有90％以上的同一性且編碼權利要求1所述蛋
白質的DNA分子。
4.含有權利要求2或3所述編碼基因的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重
組菌。
5.一種制備耐逆性增強的轉基因植物的方法，包括如下步驟：將權利要求2或3
所述編碼基因導入出發植物中，得到轉基因植物；與出發植物相比，轉基因植物的耐
逆性增強；
所述耐逆性具體為耐鹽性、耐水楊酸性、耐脫落酸性和/或耐干旱性；
所述耐逆性...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐兆師，馬有志，劉佳明，陳明，李連城，
申請(專利權)人：中國農業科學院作物科學研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11