专利名称：植物耐逆性相关蛋白TaFbox2及其编码基因与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物耐逆性相关蛋白TaFbox2及其编码基因与应用。
背景技术：
土壤盐渍化对农业的威胁是一个全球性的问题，盐碱对作物生长存在很大抑制作 用，通常土壤中含盐量为0. 2-0. 5%时就会影响植物的正常生长，严重时将导致植物萎蔫甚 至死亡。这不仅造成农作物严重减产，也给生态环境造成巨大破坏。如何利用大面积的盐 碱地和丰富的咸水资源发展农业，是迫切需要解决的重大课题。解决这一问题主要有两条 途径一是通过农业工程措施改良土壤，降低土壤盐分；另一种是走生物学路线，利用生物 工程技术提高作物的抗逆性以改良和利用盐渍化土壤。相比之下，第二种是较经济有效的 途径，分离与耐盐性相关的基因，并研究其功能及抗逆分子机制，从而寻找提高植物耐盐性 的途径和方法，对于进一步利用分子育种方法培育耐盐作物品种具有重要意义。植物通过泛素途径对相关蛋白水平进行调控，可以直接影响相应的生理生化 过程，在细胞周期的控制、免疫应答、胁迫反应和细胞程序性死亡等许多细胞内基本生 理过程中起重要作用。泛素途径主要有三种酶参与，包括泛素激活酶E1、结合酶E2和 连接酶E3。其中，泛素连接酶E3对靶蛋白的特异性识别起关键作用(Jackson P. K., Eldridge A. G. , Freed Ε. , Furstenthal L. , Hsu J. Y. , Kaiser B. K. , Reimann J. D. . The lore of the RINGs :substrate recognition and catalysis by ubiquitin ligases. Trends Cell Biol,2000,10(10) :429-439. ；Li Μ.，Brooks C. L.，ffu-baer F.，Chen D.， Baer R.·Mono—versus polyubiquitination !differential control of p53 fate by Mdm2. Science, 2003, 302 :1972-1975.)。SCF复合体是一种重要的E3连接酶，降解目标 通常是某种转录的激活因子或抑制因子，是高等真核生物调节通路的重要方式，由Skpl、 Cdc53 (cullin)、F-box蛋白及RBXl四个亚基组成。除F_box蛋白以外的三个亚基组成一 般性骨架，通过与不同的F-box蛋白结合识别不同的底物(Kong H.，Leebens-MackJ.，Ni W. , dePamphilis C. W. , Ma H. . Highly heterogeneous rates of evolution in the SKPl gene family in plants and animals :functional and evolutionary implications. Mol Biol Evol，2004，21(1) :117-128.) F_box蛋白的N端有一个由40-50个氨基酸组成的 F-box结构域，通过参与SCF复合体的形成，介导泛素化蛋白底物的特异性识别(Bai C.， Sen P. , Hofmann K. ,Ma L. , Goebl Μ. , Harper J. W. , Elledge S. J. . SKPl connects cell cycle regulators to the ubiquitin proteolysis machinery through a novel motif, the F-box. Cell, 1996,86(2) J63-74)，在降解过程中发挥关键作用。F_box蛋白质介导的 泛素化蛋白质降解途径，是植物基因表达调控的一个非常重要的机制。研究表明F-box蛋白能够通过降解调控因子调节激素、自交不亲和及胁迫反应， 参与相应的信号传导途径(Quint Μ. , Gray W. Μ. . Auxin signaling. Current Opinion in Plant Biology, 2006,9 :448-453. ；Zhao L. ， Ma W. S. ， Han B. ， Liang L. Ζ. ， Zhang Y. S.， Hong G. F. , Xue Y. B. . An F-box gene linked to the self-incompatibility(S) locusof Antirrhinum is expressed specifically in pollen and tapetum. Plant Molecular Biology，2002，50 :29-42. ；Wang L，Dong L，Zhang Y. E.，Zhang Y. S.，Wu W. H.，Deng X. W.，Xue Y. B. . Genome-wide analysis of S-Locus F-box-like genes in Arabidopsis thaiiana. Plant Molecular Biology，2004，56 :拟9_945·)。目前，SCF 复合体参与的信号 途径研究主要集中在生长素(Dharmasiri N.，Dharmasiri S.，Weijers D.，Lechner E.， Yamada M.，Hobbie L，Ehrismann J. S.，Jurgens G.，Estelle M. . Plant development is regulated by a family of auxin receptor F~box proteins. Dev Cell,2005,9 109-119.)、乙 j希(Guo Y. ， Qiu Q. ， Quintero F. J. ， Pardo J. Μ. ， Ohta Μ. ， Zhang c.， Schumaker K. S. , Zhu J.K. . Transgenic evaluation of activated mutant alleles of S0S2 reveals a critical requirement for its kinase activity and C—terminal regulatory domain for salt tolerance in Arabidopsis thaiiana. Plant Cell，2004， 16 :435-449.)和赤霉素(Dill Α.，Thomas S. G.，Hu J.，Steber C. M.，Sun T. P. · The Arabidopsis F~box protein SLEEPY1 targets gibberellin signaling repressors for gibberellin-induced degradation. Plant Cell，2004，16 1392-1405. ；Gomi K， Sasaki A，Itoh H,Ueguchi-Tanaka M，Ashikari M，Kitano H，Matsuoka M. GID2,an F_box subunit of the SCF E3 complex, specifically interacts with phosphorylated SLRl protein and regulates the gibberel1 in-dependent degradation of SLRl in rice. Plmt. J.2004，37(4) :626-34.)三种植物激素上，对其在非生物胁迫反应中的作用还未 见报道，但越来越多的研究表明F-box蛋白是非生物胁迫反应中的重要的调解因子，拟 南芥F-box蛋白7(AtFBP7)，表达受温度胁迫的诱导(Calderon-Villalobos L.I.A.， Nill.C.，Marrocco K.，Kretsch T.，Schwechheimer C.. The evolutionarily conserved Arabidopsis thaiiana F-box protein AtFBP7 is required for efficient translation during temperature stress. Gene，2007，392 (1-2) :106-116.)。水稻基因组中许多 F_box 基因受非生物胁迫的上调表达，推测其在逆境信号传导过程中发挥了重要的作用(Jain Μ. , Nijhawan Α. , Arora R. , Agarwal P. , Ray S. , Sharma P. , Kapoor S. , Tyagi Α. K., Khurana J.P..F-box Proteins in Rice :Genome_wide Analysis, Classification, Temporal and Spatial Gene Expression during Panicle and Seed Development, and Regulation by Light and Abiotic Stress. Plant Physiology，2007，143 :1467-1483.)。 根据拟南芥全基因组预测，编码F-box蛋白的基因有1000多个，推测在植物信号传导过程 中依赖SCF的蛋白降解途径可能起极为广泛而重要的作用，但现在只对其中其少一部分的 生物学功能有所了解(王红云，黄剑，赖钊，薛勇彪.植物F-box蛋白质及其研究进展.科 学通报，2002，47 (12) :891-895.)。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物耐逆性相关蛋白TaFbox2及其编码基因与应用。本发明提供的植物耐逆性相关蛋白(TaFbox2)，来源于小麦属小麦(Triticum aestivum L·)，是如下(a)或(b)的蛋白质(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。序列表中的序列1由402个氨基酸残基组成。为了使(a)中的TaFbox2便于纯化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组 成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列
权利要求
1.一种蛋白质，是如下(a)或(b)的蛋白质(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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 且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。
2.编码权利要求1所述蛋白的基因。
3.根据权利要求2所述的基因，其特征在于所述基因是如下1)或2)或3)或4)的 DNA分子1)其编码序列是序列表中序列2自5’端第259至1467位核苷酸所示的DNA分子；2)序列表中序列2所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或幻限定的DNA序列杂交且编码植物耐逆性相关蛋白的DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA序列具有90%以上同源性，且编码植物耐逆性相关蛋 白的DNA分子。
4.含有权利要求2或3所述基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
5.如权利要求4所述的重组载体，其特征在于所述重组载体如下(I)或(II)或 (III)(I)将权利要求2或3所述基因与PGEM-T质粒连接得到的重组质粒；(II)将权利要求2或3所述基因插入pCHF3的多克隆位点得到的重组质粒；(III)将权利要求2或3所述基因插入pet30a的多克隆位点得到的重组质粒。
6.扩增权利要求2或3所述基因的全长及其任意片段的引物对。
7.一种培育耐逆转基因植物的方法，是将权利要求2或3所述基因导入目的植物中，得 到耐逆性高于所述目的植物的转基因植物。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于权利要求2或3所述基因通过权利要求4或 5所述重组表达载体导入所述目的植物中。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于所述耐逆性为耐旱性。
10.如权利要求7至9中任一所述的方法，其特征在于所述目的植物为水稻，优选 Kitaake /K稻。
全文摘要
本发明公开了一种植物耐逆性相关蛋白TaFbox2及其编码基因与应用。本发明提供的蛋白质，是如下(a)或(b)的蛋白质(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明提供的TaFbox2基因导入水稻，转基因水稻对干旱胁迫表现出较强的耐受性。随着胁迫时间的延长和胁迫浓度的增加，转基因植株与非转基因植株的耐逆性差异越来越明显。功能鉴定表明本发明克隆的TaFbox2基因能够增强植物的抗逆性，特别是对干旱抗性，在植物抗逆改良中具有重要应用前景。
文档编号C12N15/82GK102070705SQ20091023790
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者万建民, 刘旭, 张学勇, 温小杰, 秘彩莉, 蒲文, 郝晨阳, 郭秀平 申请人:中国农业科学院作物科学研究所