Ztl蛋白及其编码基因在调控植物对aba耐受性中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物技术领域，涉及一种ZTL蛋白及其编码基因在调控植物对ABA耐 受性中的应用。
【背景技术】
[0002] 植物激素ABA在植物发育的各个阶段，包括胚胎成熟、种子发育及幼苗生长过程 中发挥重要调节作用。ABA也是植物适应逆境，例如干旱、高盐及低温胁迫的关键激素。ABA 信号转导机制已经被广泛研宄，许多ABA信号转导相关组分被发现，其中也包括ABA受体。 有报道称可能的G蛋白偶联受体GCR2以及GPCR类G蛋白GTG1和GTG2都是候选的ABA质 膜受体。但是，GCR2是否参与调控ABA调节的种子萌发和萌发后生长还存在一定的争议。 GTGS是ABA信号转导过程的正调节子，它能够与拟南芥G蛋白a亚基GPA1相互作用，GPA1 通过抑制GTG与ABA结合活性负调节ABA信号转导。属于START超家族的PYR/PYL/RCAR 蛋白被鉴定为ABA细胞质受体，其可以调节ABA核心信号通路，蛋白磷酸酶（PP2Cs)直接作 用于PYR/PYL/RCAR受体下游，抑制SNF1相关蛋白激酶（SnRK2S)活性，继而调节ABF、AREB 等bZIP类转录因子继而调控ABA信号反应。
[0003] 镁鳌合酶H亚基（CHLH/ABAR)是拟南芥ABA潜在受体，它能够拮抗一组WRKY转录 因子进而解除其对ABA响应基因的抑制作用。目前已经有证据表明CHLH/ABAR参与ABA信 号转导。在拟南芥已经鉴定出的四个abar相关突变体abar-2，abar_3，cch和rtll中ABA 敏感性均发生改变。独立研宄小组发现CHLH/ABAR参与调控拟南芥及桃子叶片气孔保卫细 胞对ABA的响应过程。本发明的发明人所在团队前期研宄发现CHLH/ABAR也参与调控烟草 叶片保卫细胞中ABA信号转导。另外CHLH/ABAR也参与调控了桃子及草毒的果实成熟过程。 以上证据均表明CHLH/ABAR是ABA信号调节子，已经通过酵母双杂交筛选到很多与CHLH/ ABAR相互作用的蛋白，表明CHLH/ABAR参与调控ABA信号调控网络是复杂的。
[0004] 光是影响植物生长发育最重要的环境因子之一，主要是通过光强、光量、光质、光 向和光周期来影响植物的生长发育过程。光信号通过光受体进入生物钟，使中央振荡器产 生振荡，从而改变生物钟的输出信号，引起植物各种生理生化反应。光能够调控植物从种子 萌发到开花过程的每个阶段。近年来，光信号转导途径的研宄非常广泛，但由于光信号的转 导网路极其复杂，目前对于完整的光信号转导通路仍没有研宄透彻。
[0005] 生物钟（circadian clock)是指生物体存在的昼夜节律的调控机制，它使生物的 基因表达、生理生化行为及新陈代谢表现出以近似24h为周期的昼夜节律性，这个昼夜调 控机制在大多数生物体中都存在，最早由法国天文学家Mairan观察到植物的"睡眠运动"， 通过简单的实验，认为这种运动受植物内源性控制。植物生物钟研宄，尤其是在拟南芥中 关于生物钟分子机制的研宄已取得了很大的进展。为了便于对生物钟的理解，高等植物体 内生物钟被人为简单地化分为3个功能组分：（1)输入途径（input pathway)根据外界的 光照、温度、水分等环境信号通过光受体或信号分子向中央振荡器初步传输的过程；（2)中 央振荡器（central oscillator)，控制并产生近似24小时的昼夜节律振荡（3)输出途径 (output pathway)，产生与昼夜节律一致的振荡，这3个组分相互联系相互影响，并在各组 分之间存在着重叠，其中中央振荡器是生物钟的核心部分。
[0006] 目前为止共发现3类蓝光受体，它们分别是：隐花色素（CRY1，CRY2, CRY3)，趋光 色素（photl、phot2)及含 LOV/F-box/Kelch 结构蓝光受体（ZTL，FKF，LKP2)。这 8 个蓝 光受体，是光信号的一个输入因子，通过它们共同感受外界环境中光的变化，从而调节植物 自身生理发育过程。ZTL、FKF和LKP2它们介导一些关于生物钟或者开花相关的基因的表 达或蛋白的降解。作为光受体FKF1是目前研宄的相对较为透切。fkfl突变体在长日条 件下是晚花，在蓝光及红光下较之野生型其下胚轴变短。FKF1的mRNA是生物钟调控的， 但是其本身没有任何生物钟的功能，这也许是因为它是生物钟输出基因。研宄发现FKF1 调控C0的表达，其中蓝光起着增强性的作用。⑶F1是C0转录的抑制子，FKF1作为⑶F1 的E3在蓝光下特异地结合，并泛素化⑶F1，使其被26S蛋白酶体降解。ZTL作为T0C1与 PRR5 (PSEUDORESPONSE RE⑶LAT0R5)的E3促进它们通过26S蛋白酶体降解。ZTL、FKF1都 是蓝光依赖地与GI (GIGATEA)相互作用，进而使得两个蛋白在蓝光下变的更稳定。
[0007] 随着ABA信号传导研宄的深入及应用的拓展，如何利用发现的正负调节因子改变 植物对ABA信号的响应水平，控制植物生长以达到所需要的状态，调控植物抗逆性，以及利 用天然植物激素实现的选择性除草等成为研宄前沿。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种ZTL蛋白及其编码基因在调控植物对ABA耐受性中的应 用。
[0009] 本发明所提供的应用，具体为如下A或B :
[0010] A :由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质（ZTL蛋白）在如下al)-a2) 任一中的应用：
[0011] al)调控植物对ABA耐受性；
[0012] a2)选育对ABA耐受性提尚的植物品种。
[0013] B :由序列表中序列3所不的氣基酸序列组成的蛋白质（ZTL蛋白）的编码基因在 如下al)_a2)任一中的应用：
[0014] al)调控植物对ABA耐受性；
[0015] a2)选育对ABA耐受性提尚的植物品种。
[0016] 在本发明中，以上al)中的所述调控植物对ABA耐受性均体现为：ZTL蛋白的表达 量越高，则所述植物对ABA的耐受性越强；ZTL蛋白的表达量越低，则所述植物对ABA的耐 受性越弱。
[0017] 在本发明中，以上所有a2)中的所述选育对ABA耐受性提高的植物品种的方法，均 具体可包括将所述ZTL蛋白表达量较高的植株作为亲本进行杂交的步骤。
[0018] 其中，所述ZTL蛋白的表达量为具有正常功能的未突变的ZTL蛋白的表达量。
[0019] 本发明的另一个目的是提供一种培育对ABA耐受性提高的转基因植物的方法。
[0020] 本发明所提供的培育对ABA耐受性提高的转基因植物的方法，具体可包括如下步 骤：向受体植物中导入由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因，得 到转基因植物；所述转基因植物与所述受体植物相比对ABA的耐受性提高。
[0021] 本发明中，所述转基因植物与所述受体植物相比对ABA的耐受性提高，具体体现 在：在0. 8 y M和1. 2 y M的ABA浓度下，与所述受体植物相比，无论叶片大小还是主根系长 短，所述转基因植物都生长的更好，所述转基因植物相对于所述受体植物表现出更好的ABA 耐受性。
[0022] 在上述应用或方法中，所述由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的 编码基因（即ZTL基因）是如下1)至5)中任一所述的DNA分子：
[0023] 1)编码序列为序列表中序列2自5'末端第171至2000位核苷酸所示的DNA分 子；
[0024] 2)序列表中序列2所示的DNA分子；
[0025] 3)序列表中序列1所示的DNA分子；
[0026] 4)在严格条件下与1)-3)任一所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列3所 示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子；
[0027] 5)与1)_4)任一限定的DNA分子具有90%以上同源性且编码由序列表中序列3 所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。
[0028] 上述严格条件可为用6XSSC，0. 5% SDS的溶液，在65°C下杂交，然后用2XSSC， 0? 1 % SDS 和 1 X SSC，0? 1 % SDS 各洗膜一次。
[0029] 其中，序列1由3164个核苷酸组成，为所述ZTL基因在拟南芥基因组中序列，其中 第416-1245位均为内含子序列；序列2由2334个核苷酸组成，为所述ZTL基因的cDNA序 列，其中第171-2000位为编码序列（ORF);序列1和序列2均编码序列表中序列3所示的 蛋白质，序列3由609个氨基酸残基组成。
[0030] 在上述方法中，所述由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基 因是通过含有所述蛋白质的编码基因的重组表达载体导入所述受体植物中的。
[0031] 所述重组表达载体可用现有的植物表达载体构建。所述植物表达载体包括双 元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等，如pRTL2、pGreen0029、pCAMBIA3301、 pCAMBIA1300、pBI121、pBinl9、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN 或其它衍生植物表达载体。 所述植物表达载体还可包含外源基因的3'端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它 参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前 体的3'