Cic1蛋白在调控植物低温耐性中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物技术领域，具体设及CICl蛋白在调控植物低溫耐性中的应用。
【背景技术】
[0002] 高等植物的叶绿体内进行着包括光合作用在内的多种重要活动，对于维持地球上 能量固定和氧气再生起到了十分重要的作用。对叶绿体发育机制的研究不仅有助于我们对 该领域相关科学问题的理解，还可能带来巨大的粮食作物生产的革命。水稻作为重要的粮 食作物之一，单子叶模式植物，对其叶绿体发生机制进行深入研究受到了广泛重视。
[0003] 水稻作为起源于热带、亚热带的植物对低溫非常敏感，特别是在水稻发育的早期， 往往由于低溫对水稻的生长造成影响，最终使水稻减产。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个目的是提供如下a)或b)或C)的蛋白质的新用途： 阳0化]a)氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白质；
[0006] b)在序列表中序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白 质；
[0007] C)将序列表中序列2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/或添加得到的具有相同功能的蛋白质。
[0008] 本发明提供了上述蛋白质在调控植物抗逆性中的应用。
[0009] 本发明还提供了上述蛋白质在调控植物在低溫条件下的表征中的应用。
[0010] 上述应用中，所述表征为植物体内叶绿素的含量、植物叶绿体内基粒片层的厚度、 植物叶绿体内基质片层的数量、植物光系统的活性、植物光合碳同化能力、植物叶绿体类囊 体膜光系统复合物的含量、植物叶绿体类囊体膜ATP合酶的含量、植物体内活性氧清除酶 类的活性和/或植物体内总GSH的含量。
[0011] 本发明的另一个目的是提供与上述蛋白质相关的生物材料的新用途；
[0012] 所述与上述蛋白质相关的生物材料为下述Al)至A20)中的任一种：
[0013] Al)编码上述蛋白质的核酸分子；
[0014] A2)含有Al)所述核酸分子的表达盒；
[0015] A3)含有Al)所述核酸分子的重组载体；
[0016] A4)含有A2)所述表达盒的重组载体；
[0017] A5)含有Al)所述核酸分子的重组微生物；
[0018] A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物；
[0019] A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物；
[0020] A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物；
[0021] A9)含有Al)所述核酸分子的转基因植物细胞系；
[0022] A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
[0023] All)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系；
[0024] A12)含有A4)所述重组载体的转基因植物细胞系；
[0025] A13)含有Al)所述核酸分子的转基因植物组织；
[0026] A14)含有A2)所述表达盒的转基因植物组织；
[0027] A15)含有A3)所述重组载体的转基因植物组织；
[0028] A16)含有A4)所述重组载体的转基因植物组织；
[0029] A17)含有Al)所述核酸分子的转基因植物器官；
[0030] A18)含有A2)所述表达盒的转基因植物器官；
[0031] A19)含有A3)所述重组载体的转基因植物器官；
[0032] A20)含有A4)所述重组载体的转基因植物器官。
[0033] 本发明提供了与上述蛋白质相关的生物材料在调控植物抗逆性中的应用。
[0034] 本发明还提供了与上述蛋白质相关的生物材料在调控植物在低溫条件下的表征 中的应用；
[0035] 所述表征为植物体内叶绿素的含量、植物叶绿体内基粒片层的厚度、植物叶绿体 内基质片层的数量、植物光系统的活性、植物光合碳同化能力、植物叶绿体类囊体膜光系统 复合物的含量、植物叶绿体类囊体膜ATP合酶的含量、植物体内活性氧清除酶类的活性和/ 或植物体内总GSH的含量。
[0036] 上述应用中，Al)所述核酸分子为如下1)或2)或3)所示的基因：
[0037] 1)其编码序列是序列表中序列1的CDNA分子或DNA分子；
[0038] 2)与1)限定的核巧酸序列具有75%或75%W上同一性，且编码上述蛋白质的 cDNA分子或基因组DNA分子；
[0039] 3)在严格条件下与1)或2)限定的核巧酸序列杂交，且编码上述蛋白质的CDNA分 子或基因组DNA分子。 W40] 其中，所述核酸分子可W是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA;所述核酸分子也 可W是RNA，如mRNA或hnRNA等。
[0041] 运里使用的术语"同一性"指与天然核酸序列的序列相似性。"同一性"包括与本 发明的编码序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的核巧酸序列具有75%或更高，或85% 或更高，或90%或更高，或95%或更高同一性的核巧酸序列。同一性可W用肉眼或计算机 软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可W用百分比（％)表示， 其可W用来评价相关序列之间的同一性。
[0042] 上述75%或75%^上同一性，可为80%、85%、90%或95%^上的同一性。
[0043] 上述应用中，所述调控植物抗逆性为提高植物低溫耐性；
[0044] 所述调控植物在低溫条件下的表征为如下1)-8)中至少一种：
[0045] 1)提高植物体内叶绿素的含量：
[0046] 2)增加植物叶绿体内基粒片层的厚度；
[0047]3)提高植物叶绿体内基质片层的数量；
[0048] 4)提高植物光系统的活性；
[0049] 5)提高植物光合碳同化能力；
[0050] 6)提高植物叶绿体类囊体膜光系统复合物和/或ATP合酶的含量；
[0051] 7)提高植物体内活性氧清除酶类的活性；
[0052] 8)提高植物体内总G甜的含量。 阳05引上述应用中，
[0054] 所述光系统复合物为Dl蛋白和/或D2蛋白和/或CP43蛋白和/或CP47蛋白和 /或PsaA/B蛋白； 阳化5] 所述ATP合酶为ATP合酶a亚基和/或ATP合酶0亚基。
[0056] 本发明的第=个目的是提供上述蛋白质或与上述蛋白质相关的相关生物材料的 新用途。
[0057] 本发明提供了上述蛋白质或与上述蛋白质相关的相关生物材料在培育低溫耐性 提高的转基因植物中的应用。
[0058] 本发明还提供了上述蛋白质或与上述蛋白质相关的相关生物材料在培育低溫条 件下叶绿素含量高、叶绿体内基粒片层厚度高、叶绿体内基质片层数量多、光系统活性高、 光合碳同化能力强、叶绿体类囊体膜光系统复合物含量高、叶绿体类囊体膜ATP合酶含量 高、活性氧清除酶类活性高和/或总G甜含量高的转基因植物中的应用。
[0059] 上述应用中， W60] 所述光系统复合物为Dl蛋白和/或D2蛋白和/或CP43蛋白和/或CP47蛋白和 /或PsaA/B蛋白； W61 ] 所述ATP合酶为ATP合酶a亚基和/或ATP合酶0亚基。
[0062] 本发明还有一个目的是提供一种培育低溫耐性提高的转基因植物的方法。
[0063] 本发明提供的培育低溫耐性提高的转基因植物的方法包括将上述蛋白质的编码 基因导入受体植物中，得到转基因植物的步骤；
[0064] 所述转基因植物的低溫耐性高于所述受体植物。 阳0化]本发明的最后一个目的是提供一种培育低溫条件下叶绿素含量高、叶绿体内基粒 片层厚度高、叶绿体内基质片层数量多、光系统活性高、光合碳同化能力强、叶绿体类囊体 膜光系统复合物含量高、叶绿体类囊体膜ATP合酶含量高、活性氧清除酶类活性高和/或总 GSH含量高的转基因植物的方法。
[0066] 本发明提供的培育低溫条件下叶绿素含量高、叶绿体内基粒片层厚度高、叶绿体 内基质片层数量多、光系统活性高、光合碳同化能力强、叶绿体类囊体膜光系统复合物含量 高、叶绿体类囊体膜ATP合酶含量高、活性氧清除酶类活性高和/或总GSH含量高的转基因 植物的方法包括将上述蛋白质的编码基因导入受体植物中，得到转基因植物的步骤；
[0067] 所述转基因植物具有如下1)-8)中至少一种表征：
[0068] 1)转基因植物叶绿素含量高于所述受体植物：
[0069] 2)转基因植物叶绿体内的基粒片层厚度高于所述受体植物；
[0070] 3)转基因植物叶绿体内的基质片层数量高于所述受体植物；
[0071] 4)转基因植物叶绿体类囊体膜的光系统复合物和/或ATP合酶的含量高于所述受 体植物；
[0072] 5)转基因植物的光系统活性高于所述受体植物；
[0073] 6)转基因植物的光合碳同化能力高于所述受体植物；
[0074] 7)转基因植物体内活性氧清除酶类的活性高于所述受体植物；
[00巧]8)转基因植物体内总G甜的含量高于所述受体植物；
[0076] 所述光系统复合物具体为Dl蛋白和/或D2蛋白和/或CP43蛋白和/或CP47蛋 白和/或PsaA/B蛋白；
[0077] 所述ATP合酶具体为ATP合酶a亚基和/或ATP合酶0亚基。
[0078] 上述方法中，所述蛋白质的编码基因的核巧酸序列是序列表中序列1所示的DNA 分子；
[0079] 所述受体植物为单子叶植物或双子叶植物，所述单子叶植物为水稻，所述水稻具 体为日本晴。
[0080] 本发明构建了突变体（CiCl)、互补植株（cicl+CICl)和转CICl水稻，试验证 明：本发明的CICl基因对植物低溫耐性具有调控作用，通过对突变体（CiCl)、互补植株 (cicl+CICl)和转CICl水稻在低溫条件下功能的研究，尝试阐述水稻响应低溫胁迫信号的 通路，为提高水稻低溫耐性提供理论依据，尽可能地减少低溫对水稻减产的影响，从而能够 向广大北方地区进行推广种植。
【附图说明】
[0081] 图1为野生型水稻（WT)、突变体（Cicl)及互补植株（cicl+CICl)在不同溫度下 的表型和叶绿素含量。图IA为野生型水稻（WT)、突变体（CiCl)及互补植株（cicl+CICl) 在不同溫度下的表型；其中，a为野生型水稻（WT)，b为突变体（CiCl)，C为互补植