Ots1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0TS1蛋白及其编码基因在调控植物对ΑΒΑ耐 受性中的应用。
【背景技术】
[0002] 脱落酸(abscisic acid，ABA)是一种具有倍半萜结构的植物激素，早在20世纪60 年代初被人们发现，因其具有促进植物叶片脱落的功能而得名。ΑΒΑ在植物体内起着重要的 作用，ΑΒΑ能够抑制种子的萌发和幼苗的生长、促进气孔的关闭，调控侧根发育、叶片衰老以 及果实成熟等生长和发育过程;另外，ΑΒΑ在植物应对外界各种逆境胁迫过程中也起着重要 作用，例如干旱、冷和高盐等非生物胁迫以及病虫害等生物胁迫。植物ΑΒΑ信号转导通路分 子机制的阐明对调控植物生长、提高作物品质、改良遗传特性、促进现代农业生产发展具有 重要的意义。
[0003] 近30年来，植物中有关ΑΒΑ信号转导方面的研究取得了很多重大进展，包括ΑΒΑ受 体在内的大量ΑΒΑ信号转导功能组分相继被鉴定；另外，ΑΒΑ与其它植物激素间的交叉对话 等研究均也取得了重要进展，这些发现有力推动了植物中ΑΒΑ信号转导调控机理的阐明。到 目前为止，研究人员分别鉴定出了三种不同类型的ΑΒΑ受体:镁螯合酶Η亚基CHLH/ABAR、G蛋 白偶联受体(GTG1、GTG2)及START超家族中的PYR/PYL/RCAR受体。ABAR是第一个被鉴定出来 的植物ΑΒΑ受体；后续的研究表明，ABAR介导的ΑΒΑ信号通路是非常复杂的，转录因子 WRKY18/40/60及分子伴侣蛋白CPN20参与到ABAR介导的ΑΒΑ信号通路之中。
[0004] SUM0化/类泛素化修饰是一序列酶介导的生化级联反应过程，通过这个酶促反应 能够将SUM0蛋白共价连接到靶蛋白上，这些靶蛋白包括细胞蛋白和病毒蛋白。类泛素化修 饰的整个过程包括了多步酶促反应，参与反应的酶有：异源二聚的活化酶SAE1/2、结合酶 Ubc9及SUM0连接酶。在生物学功能方面，类泛素化和泛素化有着很大的差别;泛素化主要是 将靶蛋白贴上泛素标签，然后通过蛋白酶体将靶蛋白酶降解。类泛素化修饰的蛋白并不被 蛋白酶体识别；一些实验证据显示，SUM0通过与泛素竞争赖氨酸活性位点从而阻断降解过 程;另外，还有研究证明，经过SUM0修饰的蛋白能够被特异的SUM0依赖性泛素化酶识别来促 进泛素化修饰。除了影响蛋白质的稳定性外，研究发现，SUM0还能够通过对转录因子修饰或 者直接修饰DNA分子来进行转录水平调节;其中，大多数转录因子由于转录激活区域被SUM0 修饰从而降低了转录活性（可能是由于转录因子的稳定性降低或者亚细胞定位的改变导 致）；也有少数的转录因子因为SUM0修饰而导致转录活性升高，例如热激蛋白、0ct4和 Smad4。另外，类泛素化修饰在RNA加工、染色质重组、基因组保留、核质运输等方面也起着重 要的作用。
[0005] 去类泛素化是指从靶蛋白上除去SUM0的过程，该过程是由SENP异肽酶成员催化完 成。SENPs在体内具有双重的生物活性:SENPs-方面参与SUM0的成熟过程，另一方面可以催 化靶蛋白的去类泛素化过程。SENP家族由6个成员组成：SENP1-3和SENP5-7;在哺乳动物细 胞内，各个成员具有不同的亚细胞定位：SENP1定位于PML核小体；SENP6定位于细胞质； SENP3定位于核仁;SENP2定位于核孔复合体。SENP家族成员的多样性和不同的亚细胞定位 显示细胞内的类泛素化是一个可逆的动态过程。0TS1 (OVERLY TOLERANT TO SALTl)是植物 中重要的去类泛素化酶，在拟南芥tair网站上的基因号为Atlg60220(https:// www. arabidops is. org/)，该基因在响应干旱胁迫及盐胁迫过程中起着重要的作用。
[0006] 随着ΑΒΑ信号传导研究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ΑΒΑ信号的响应水平，控制植物种子的萌发速率以及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选择性除草等成为研究前沿。
[0007] 另外，植物对ΑΒΑ信号的响应水平还与种子胎萌相关。种子胎萌是是指种子收获前 早萌现象，泛指种子收获前在田间母体植株上发芽的现象。水稻、小麦、油菜、玉米等禾本科 植物，收获时如遇雨和高温，种子收获前在田间母体植株上会出现提前发芽的胎萌现象，胎 萌消耗其部分营养和贮藏物质，致使种子食用品质、贮藏品质下降，严重劣化了种子的品 质、种用价值和耐贮性，将给农业生产造成较大的损失。种子的胎萌现象取决于种子的休眠 特性，而ΑΒΑ是种子休眠的主导因素，对ΑΒΑ反应不敏感可导致种子胎萌的发生。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种0TS1蛋白及其编码基因在调控植物对ΑΒΑ耐受性中的应 用。
[0009] 本发明所提供的应用，具体为如下Α或Β:
[0010] A:由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质(0TS1蛋白）在如下al)或a4) 任一中的应用：
[0011 ] a 1)调控植物对ΑΒΑ耐受性；
[0012] a2)选育对ΑΒΑ耐受性降低或提尚的植物品种；
[0013] a3)调控植物的胎萌抗性；
[00?4 ] a4)选育胎明抗性提尚或降低的植物品种。
[0015] B:由序列表中序列3所不的氣基酸序列组成的蛋白质(0TS1蛋白）的编码基因在如 下al)_a4)任一中的应用：
[0016] al)调控植物对ΑΒΑ耐受性；
[0017] a2)选育对ΑΒΑ耐受性降低或提尚的植物品种；
[0018] a3)调控植物的胎萌抗性；
[0019 ] a4)选育胎萌抗性提高或降低的植物品种。
[0020] 在本发明中，以上al)中的所述调控植物对ΑΒΑ耐受性均体现为:0TS1蛋白的表达 量越高，则所述植物对ΑΒΑ的耐受性越弱;0TS1蛋白的表达量越低，则所述植物对ΑΒΑ的耐受 性越强。
[0021] 在本发明中，以上所有a2)中的所述选育对ΑΒΑ耐受性降低的植物品种的方法，具 体可包括将所述0TS1蛋白表达量较高的植株作为亲本进行杂交的步骤。以上所有a2)中的 所述选育对ΑΒΑ耐受性提高的植物品种的方法，具体可包括将所述0TS1蛋白表达量较低的 植株作为亲本进行杂交的步骤。
[0022] 在本发明中，以上a3)中的所述调控植物的胎萌抗性均体现为:0TS1蛋白的表达量 越高，则所述植物的胎萌抗性越强;0TS1蛋白的表达量越低，则所述植物的胎萌抗性越弱。
[0023] 在本发明中，以上所有a4)中的所述选育胎萌抗性提高的植物品种的方法，具体可 包括将所述0TS1蛋白表达量较高的植株作为亲本进行杂交的步骤。以上所有a4)中的所述 选育胎萌抗性降低的植物品种的方法，具体可包括将所述0TS1蛋白表达量较低的植株作为 亲本进行杂交的步骤。
[0024] 本发明的另一个目的是提供一种培育转基因植物的方法。
[0025] 本发明所提供的培育转基因植物的方法，可为如下(A)-(D)中任一种：
[0026] (A)培育对ΑΒΑ耐受性降低的转基因植物的方法，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ΑΒΑ的耐受性降低；
[0027] (Β)培育对ΑΒΑ耐受性提高的转基因植物的方法，包括如下步骤:在受体植物中对 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进行抑制表达，得到转基因 植物;所述转基因植物与所述受体植物相比对ΑΒΑ的耐受性提高。
[0028] (C)培育胎萌抗性提高的转基因植物的方法，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胎萌抗性提高；
[0029] (D)培育胎萌抗性降低的转基因植物的方法，包括如下步骤:在受体植物中对由序 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进行抑制表达，得到转基因植物； 所述转基因植物与所述受体植物相比胎萌抗性降低。
[0030] 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0TS1基因）是如下1)至5)中任一所述的DNA分子：
[0031] 1)编码序列为序列表中序列2自5'末端第1至1755位核苷酸所示的DNA分子；
[0032] 2)序列表中序列2所示的DNA分子；
[0033] 3)序列表中序列1所示的DNA分子；
[0034] 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；
[0035] 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。
[0036] 上述严格条件可为用6 X SSC，0.5 % SDS的溶液，在65°C下杂交，然后用2 X SSC， 0 · 1 % SDS和 1