一种培育抗性植物的方法及其专用蛋白和基因的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种培育抗性植物的方法及其专用蛋白和基因。本发明提供的GhSOD1蛋白，是如下（a）或（b）：（a）由序列3自N末端第85-236位氨基酸残基组成的蛋白质；（b）将（a）所述蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗性相关的由序列3衍生的蛋白质。本发明提供的GhCAT1蛋白，是如下（c）或（d）：（c）由序列4自N末端第85-576位氨基酸残基组成的蛋白质；（d）将（c）所述蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗性相关的由序列4衍生的蛋白质。本发明克隆了棉花的SOD1基因和CAT1基因，并利用拟南芥THI1基因的叶绿体信号肽序列构建成嵌合基因，在棉花中过量表达，培育出高抗盐抗旱抗病的转基因棉花。本发明对植物抗逆和抗病育种具有重要的意义。
【专利说明】一种培育抗性植物的方法及其专用蛋白和基因
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种培育抗性植物的方法及其专用蛋白和基因，具体涉及一种抗盐、抗旱和抗病的植物的方法及其专用蛋白和基因。
【背景技术】
[0002]棉花是重要的经济作物，在我国，常年种植棉花的面积在650万公顷左右。
[0003]棉花是一种具有一定抗逆性的作物，但随着土壤干旱、盐碱化、低温冻害出现的频率和程度加大，其本身的抗逆性已经不足以抵抗，导致产量和品质大幅度下降。
[0004]同时棉花是一个易遭受病原菌危害的植物，每年因病害造成棉花产量和质量均大幅下降。每年仅黄萎病的危害面积在我国就达到200万公顷，为我国棉花种植面积的30%以上。
[0005]植物经常处于逆境中，由于其不能通过运动来趋避这些逆境，所以进化出一套对这些逆境具有适应的系统。其中植物体内一套清除活性氧(Reactive oxygen species,R0S)的系统。植物在生物和非生物逆境下，会产生大量的R0S，包括超氧根离子(02_)、过氧化氢(H2O2)和氢氧根离子(0H_);这些ROS过量地产生会对植物产生损害乃至死亡。这些逆境主要包括高光强、高温、低温、干旱、水涝、盐碱、重金属以及病虫害，这些逆境产生ROS能够和植物色素、蛋白、脂类和一些儿高分子化合物进行反应，从而破坏植物的正常代谢，使植物受害或死亡。
[0006]植物拥有一套复杂的ROS清除代谢系统，从而维持植物细胞内氧化还原动态平衡。清除系统主要包含一系列的ROS清除酶，包括超氧化酶歧化酶(S0D)、抗坏血酸过氧化酶(APX)、过氧化物酶、过氧化氢酶(CAT)和一些小分子的抗氧化物。叶绿体在进行光合作用时同时会产生大量的R0S，这些ROS产物大部分会在叶绿体内被叶绿体内的SOD、APX等酶清除，这样会保持叶绿体内氧化还原状态的平衡。然而当植物在逆境情况下，细胞会产生大量的R0S，使整个细胞内的ROS上升。因此叶绿体内的清除酶就不能满足清除叶绿体内的R0S，尤其APX酶在逆境下还存在失活现象，结果导致叶绿体受到伤害，造成光合作用的下降和停止，植物可能受害死亡。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种培育抗性植物的方法及其专用蛋白和基因。
[0008]本发明提供的GhSODl蛋白，来自棉花(Gossypium hirsutum L.),是如下(a)或
(b):
[0009](a)由序列表中序列3自N末端第85_236位氨基酸残基组成的蛋白质；
[0010](b)将(a)所述蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗性相关的由序列3衍生的蛋白质。
[0011]本发明提供的GhCATl蛋白，来自棉花(Gossypium hirsutum L.),是如下(c)或Cd):[0012](c)由序列表中序列4自N末端第85-576位氨基酸残基组成的蛋白质；
[0013](d)将(C)所述蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗性相关的由序列4衍生的蛋白质。
[0014]本发明还保护融合蛋白甲，自上游至下游依次包括信号肽和所述GhSODl蛋白。所述信号肽可为叶绿体信号肽，具体可为序列表的序列3自N末端第I至82位氨基酸残基组成的多肽。所述融合蛋白具体可为GhtSODl蛋白。
[0015]所述GhtSODl蛋白，是如下(e)或(f):
[0016](e)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0017](f)将序列3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/或添加且与植物抗性相关的由序列3衍生的蛋白质。
[0018]本发明还保护融合蛋白乙，自上游至下游依次包括信号肽和所述GhCATl蛋白。所述信号肽可为叶绿体信号肽，具体可为序列表的序列4自N末端第I至82位氨基酸残基组成的多肽。
[0019]所述融合蛋白具体可为GhtCATl蛋白。
[0020]所述GhtCATl蛋白，是如下(g)或(h):
[0021](g)由序列表中序列4所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0022](h)将序列 4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/或添加且与植物抗性相关的由序列4衍生的蛋白质。
[0023]为了使(a)或(C)或(e)或(g)中的蛋白质便于纯化，可在所述蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。
[0024]表1标签的序列
[0025]
【权利要求】
1.GhSODl蛋白，是如下(a)或(b): (a)由序列表中序列3自N末端第85-236位氨基酸残基组成的蛋白质； (b)将(a)所述蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗性相关的由序列3衍生的蛋白质。
2.编码权利要求1所述蛋白的基因，是如下I)至4)中任一所述的DNA分子: 1)序列表中序列I自5’端第253至第708位核苷酸所示的DNA分子； 2)序列表中序列I自5’端第253至第711位核苷酸所示的DNA分子； 3)在严格条件下与I)或2)限定的DNA序列杂交且编码植物抗性相关蛋白的DNA分子; 4)与I)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性且编码植物抗性相关蛋白的DNA分子。
3.GhCATl蛋白，是如下(c)或(d): (c)由序列表中序列4自N末端第85-576位氨基酸残基组成的蛋白质； Cd)将(c)所述蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗性相关的由序列4衍生的蛋白质。·
4.编码权利要求3所述蛋白的基因，是如下5)至8)中任一所述的DNA分子: 5)序列表中序列2自5’端第253至第1728位核苷酸所示的DNA分子； 6)序列表中序列2自5’端第253至第1731位核苷酸所示的DNA分子； 7)在严格条件下与5)或6)限定的DNA序列杂交且编码植物抗性相关蛋白的DNA分子; 8)与5)或6)限定的DNA序列具有90%以上同源性且编码植物抗性相关蛋白的DNA分子。
5.融合蛋白甲，自上游至下游依次包括信号肽和权利要求1所述蛋白。
6.编码权利要求5所述融合蛋白甲的基因。
7.融合蛋白乙，自上游至下游依次包括信号肽和权利要求3所述蛋白。
8.编码权利要求7所述融合蛋白的基因。
9.含有权利要求2或4或6或8所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
10.一种培育转基因植物的方法，是将基因甲和基因乙同时导入目的植物中，得到抗性高于所述目的植物的转基因植物；所述基因甲为权利要求2或6所述基因；所述基因乙为权利要求4或8所述基因。
【文档编号】C12N1/21GK103849605SQ201210506489
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】吴家和, 庞金环, 夏桂先, 田颖川 申请人:中国科学院微生物研究所