与非生物性胁迫反应相关的蛋白质、其编码基因及用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种与非生物性胁迫反应相关的蛋白质、其编码基因及用途，特别是 涉及一种来源于高粱的耐盐蛋白质、其编码基因及用途。
【背景技术】
[0002] 据不完全统计，世界上有至少20%的耕地和超过50%的灌溉土地在不同程度上 受到盐胁迫的影响，而盐胁迫作为非生物性胁迫的一种，是植物生长和产量的主要限制性 因素，可引起植物体内产生一系列的生理和代谢反应，从而造成植物死亡或减产。由于大多 数植物尤其是农作物属于对盐胁迫敏感的甜土植物，因此盐胁迫已经严重的影响了全球的 粮食产量。而实践证明，改良盐渍土是一项复杂、难度大、用时长的工作，故揭示植物应对盐 胁迫的机制，并据此提高植物的耐盐能力，已经成为促进农业生产的重要基础。
[0003] 近几年研宄表明，植物的耐盐性在本质上复杂并涉及细胞适应的多重机制以及多 种代谢途径，植物要达到离子平衡，必须要进行三方面相互联系的调节，首先必须防止植物 收到毒害，其次植物在逆境下要重建一个平衡的体内环境，最后生长必须可以恢复。植物耐 盐的复杂性使得利用传统育种的方法来提高作物的耐盐能力十分困难，因而使用生物技术 方法从遗传上设计耐盐作物成为当前农业领域的研宄热点。
[0004] 迄今为止，已有许多与植物耐盐相关的基因被克隆研宄，包括编码各种有机溶质 合成酶的基因：如参与脯氨酸合成的P5CS基因、与甜菜碱合成有关的基因、与甘露醇合成 有关的基因；LEA蛋白基因；具有抗氧化胁迫作用的过氧化酶基因等，但大多需要与其它多 个耐盐基因共同作用才可能获得较为理想的耐盐效果。因此需要从不同种类的植物中有目 的地克隆其它不影响植物正常生长的耐盐基因，以期获得具有良好耐盐性的作物。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种与非生物性胁迫反应相关的蛋白质、其编码基因及用 途，所述耐盐蛋白可以在植物中（如拟南芥）表达，并使转基因植物具有较好的耐盐性，对 于农作物改良和培育耐盐品种具有重要意义。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种与非生物性胁迫反应相关的蛋白质，包括：
[0007] (a)具有SEQIDNO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；或
[0008] (b)在（a)中的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且 具有耐受非生物胁迫活性的由（a)衍生的蛋白质。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供了一种与非生物性胁迫反应相关的基因，包括：
[0010] (a)编码所述与非生物性胁迫反应相关的蛋白质的核苷酸序列；或
[0011] (b)在严格条件下与（a)限定的核苷酸序列杂交且编码具有耐受非生物胁迫活性 的蛋白质的核苷酸序列；或
[0012] (C)具有SEQIDNO: 1所示的核苷酸序列。
[0013] 所述严格条件可为在6XSSC(柠檬酸钠）、0. 5 %SDS(十二烷基硫酸钠）溶液中， 在65°C下杂交，然后用2XSSC、0. 1%SDS和1XSSC、0. 1%SDS各洗膜1次。
[0014] 为实现上述目的，本发明还提供了一种表达盒，包含在有效连接的调控序列调控 下的所述与非生物性胁迫反应相关的基因。
[0015] 为实现上述目的，本发明还提供了一种包含所述与非生物性胁迫反应相关的基因 或所述表达盒的重组载体。
[0016] 为实现上述目的，本发明还提供了一种产生耐盐植物的方法，包括：将所述与非生 物性胁迫反应相关的基因或所述表达盒或所述重组载体导入植物。
[0017] 为实现上述目的，本发明还提供了一种赋予植物盐耐受性的方法，包括：将所述与 非生物性胁迫反应相关的基因或所述表达盒或所述重组载体导入植物，使导入后的植物产 生足够量的蛋白质以赋予其盐胁迫耐受性。
[0018] 优选地，所述植物为拟南芥、高粱、玉米、大豆、棉花、水稻或小麦。
[0019] 在本发明中，将所述与非生物性胁迫反应相关的基因或所述表达盒或所述重组载 体导入植物，常规转化方法包括但不限于，农杆菌介导的转化、微量发射轰击、直接将DNA 摄入原生质体、电穿孔或晶须硅介导的DNA导入。
[0020] 为实现上述目的，本发明还提供了一种增加植物产量的方法，包括：在含盐的土地 上种植耐盐植物，所述耐盐植物为所述方法所产生的植物，其与种植不具有盐胁迫耐受性 的同种植物相比使单位面积内的植物产量增加。
[0021 ] 优选地，所述植物为拟南芥、高粱、玉米、大豆、棉花、水稻或小麦。
[0022] 为实现上述目的，本发明还提供了一种所述与非生物性胁迫反应相关的蛋白质或 由所述与非生物性胁迫反应相关的基因编码的蛋白质赋予植物盐胁迫耐受性的用途。
[0023] 本发明的转基因植物细胞中，所述核酸的表达引起与相应的未转化野生型植物细 胞相比较对环境胁迫增加的耐性，环境胁迫为盐度和/或干旱。
[0024] 在本发明中，术语"增加"、"提高"、"升高"、"增强"或"改善"涉及相应特性在生物 或生物的部分，如组织、种子、根、叶、花等中或在细胞中的改变并且可互换使用。当增加或 增强涉及基因产物活性的增加或增强时，体积内的整体活性优选地增加或增强，无论基因 产物的数量或该基因产物的特异活性或两者是否增加或增强或者编码该基因产物的核酸 序列或基因的数量、稳定性或翻译效率是否增加或增强。术语"减少"、"降低"或"缺失"涉 及相应特性在生物或生物的部分如组织、种子、根、叶、花等中或在细胞中的改变。当减少、 降低或缺失涉及基因产物活性的减少时，体积内的整体活性优选地减少、降低或缺失，无论 基因产物的数量或该基因产物的特异活性或两者是否减少、降低或缺失或者编码该基因产 物的核酸序列或基因的数量、稳定性或翻译效率是否减少、降低或缺失。
[0025] 在"特性的改变"中，应当理解为基因产物的活性、表达水平或数量或代谢物含量 在特定体积内相对于对照、参考或野生型的相应体积受到改变，包括此活性或表达的从头 产生。
[0026] 术语"提高"或"降低"包括仅在本发明中所述特性的改变，例如，修饰作用可以在 细胞区室如细胞器，或在植物的部分如组织、种子、根、叶、花等内存在，但是当检测完整主 题及完整细胞或植物时，修饰作用检测不到。优选地，增加或减少在细胞水平上存在，因此 术语"活性的增加"或"代谢物含量的增加"涉及与野生型细胞相比细胞水平的增加。
[0027] 因此，术语"提高"或"降低"意指酶的特异活性及化合物或代谢物的量，例如多肽、 核酸分子的量或本发明精细化学品或编码性mRNA或DNA的量可以在一定体积内得到提高 或降低。
[0028] 术语"野生型"、"对照"或"参考"可以互换并且可以是这样的细胞，或生物的部分 如器官或组织，或者生物，尤其微生物或植物，其未受本发明方法修饰或处理。因此用作野 生型、对照或参考的细胞，或生物的部分如器官或组织，或者生物，尤其微生物或植物尽可 能与细胞、生物或其部分对应，并且除了在本发明方法的结果的方面以外，在其它任何特性 上与本发明的主题尽可能完全相同。因此，野生型、对照或者参考受到了完全相同或尽可能 完全相同地处理，也即仅不影响所测试特性的品质的条件或特性可以不同。
[0029] 优选地，参考、对照或野生型仅在本发明多肽的细胞活性方面例如因为本发明核 酸分子的水平增加或本发明多肽特异活性的增加，例如因为或由于具有胁迫相关性蛋白 (SRP)活性的蛋白质或其同系物的表达水平或活性、该蛋白质的生物化学原因或遗传原因 以及与相应的未转化野生型植物相比较对环境胁迫增加的耐性和/或抗性而与本发明的 对象不同。
[0030] 本发明中所述"耐盐性"或"耐盐能力"或"耐受盐胁迫"或"抗盐性"是指能耐受 高浓度盐类环境而生长发育的性质。
[0031] 本发明中所述"盐胁迫"或"盐处理"主要是指细胞或者组织渗透压的增大导致了 花色素甙的合成。盐胁迫的实质是渗透胁迫，在外界环境中，盐含量高到足以明显改变水 势，可以对植物生长产生影响。所述盐包括但不限于NaCl、KC1、CaCl2，土壤中盐含量达到 0. 1% -1. 0 %时就可以对植物生长产生不利影响。
[0032] 本发明中所述的植物、植物组织或植物细胞的基因组，是指植物、植物组织或植物 细胞内的任何遗传物质，且包括细胞核和质体和线粒体基因组。
[0033] 术语"表达"指转录和/或翻译编码性基因片段或基因。通常，得到的产物是mRNA 或蛋白质。然而，表达产物还可以包括功能性RNA如反义核酸、tRNA、snRNA、rRNA、RNAi、 siRNA、核酶等。表达可以是全身性、局部性或暂时性的，例如限于某些细胞类型、组织、器官 或时间段。
[0034] 本发明中所述的多核苷酸和/或核苷酸形成完整"基因"，在所需宿主细胞中编码 蛋白质或多肽。本领域技术人员很容易认识到，可以将本发明的多核苷酸和/或核苷酸置 于目的宿主中的调控序列控制下。
[0035] 本领域技术人员所熟知的，DNA典型的以双链形式存在。在这种排列中，一条链与 另一条链互补，反之亦然。由于DNA在植物中复制产生了DNA的其它互补链。这样，本发明 包括对序列表中示例的多核苷酸及其互补链的使用。本领域常使用的"编码链"指与反义 链结合的链。为了在体内表达蛋白质，典型将DNA的一条链转录为一条mRNA的互补链，它 作为模板翻译出蛋白质。mRNA实际上是从DNA的"反义"链转录的。"有义"或"编码"链有 一系列密码子（密码子是三个核苷酸，一次读三个可以产生特定氨基酸），其可作为开放阅 读框（ORF)阅读来形成目的蛋白质或肽。本发明还包括与示例的DNA有相当功能的RNA和 PNA(肽核酸）。
[0036] 本发明"cDNA"是指与RNA分子互补的DNA，其是通过反转录酶从得自真核细胞的 成熟的、经过剪接的mRNA分子反转录而来的单链或双链的DNA分子。如此，cDNA中不含本 来可能存在于与之对应的基因组DNA序列中的任何内含子。