耐盐抗旱基因及其编码的蛋白和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及分离的多核苷酸，包含该多核苷酸的载体，核酸构建体，细胞，植物材料等，本发明还涉及耐盐和/或抗旱蛋白，本发明还涉及一种提高耐盐和/或抗旱植物的方法，以及本发明的多核苷酸及其编码的蛋白的用途。
【专利说明】耐盐抗旱基因及其编码的蛋白和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及植物中与抗胁迫相关的基因及其编码蛋白与应用，特别是涉及耐盐和/或抗旱基因及其编码的蛋白和应用。
【背景技术】
[0002]水资源短缺以及土壤盐溃化是目前制约农业生产的一个全球性问题。据不完全统计，世界上有至少20%的耕地和超过50%的灌溉土地在不同程度上受到盐害的影响。一些干旱或半干旱地区，由于蒸发量大，降水量小，致使土壤中盐分(主要是NaCl和NaCO3)的大量积累。一些滨海地带，地下水位较高或海水倒灌，也会导致土壤表层积累较多盐分(主要是NaCl和MgS04)。而不合理的灌溉方式以及长期的淡水洗盐又造成了大量农田的次生盐溃化。随着世界人口的剧增，发展中国家城市化进程的加剧，以及水资源匮乏造成的可灌溉土地面积的急剧下降，充分开发和利用盐碱地已经成为关系人类生存和发展的重要课题。
[0003]干旱和盐溃化是影响植物生长发育的重要逆境因子。根据植物对于盐胁迫的耐受性差异，将植物分成盐生植物和甜土植物两类。盐生植物是能在渗透势低于-3.3MPa的土壤环境中生长并完成生活史的天然植物群体，反之，则是甜土植物。
[0004]大多数植物尤其是农作物属于甜土植物，对盐胁迫敏感。它们在盐碱地生长时，由于受盐胁迫作用，生长缓慢，往往叶片变黄、死亡、脱落，严重影响光合作用，有时甚至整株植物枯萎死亡，从而造成农作物减产。盐胁迫已经严重的影响了全球的粮食产量，因此，揭示植物应对盐胁迫的机制，并据此提高植物的抗盐能力，已经成为促进农业生产的重要基础。
[0005]盐胁迫对植物生长的影响主要表现在以下几个方面:第一，土壤中盐分过高，使土壤的渗透势降低，会造成植物根系吸水困难，导致植物水分亏缺；第二，钠离子、氯离子及硫酸盐的累积造成的离子毒害，并且导致钾、钙、磷、氮摄入量不足，从而造成的营养胁迫；第三，当植物受到盐胁迫时，细胞中会大量积累活性氧，而高浓度的活性氧则会造成膜脂、蛋白质及核酸的破坏。
[0006]干旱和盐害是两个相关的性状，它们严重影响植物的生长发育，造成作物减产，并且日益恶化生态环境。提高作物的抗盐，抗旱能力已经成为现代植物育种工作急需解决的关键问题之一。研究植物对于盐胁迫和干旱胁迫的响应及耐受的分子机制，提高作物的耐盐、抗旱能力，寻找抗旱抗盐相关基因是近些年来的热点，对于农作物改良和培育耐盐作物具有重要的意义。
[0007]小盐芥(Thellugiella halophila)是近些年来发现的一种盐生植物,与拟南芥具有较高的亲缘关系。但是与甜土植物拟南芥相比，小盐芥具有极高的耐盐能力。拟南芥能完成生活史的最高NaCl浓度为75mM，而盐芥能够在300mM NaCl的条件下完成生活史。并且小盐芥生活史短、基因组简单、自花授粉、易转化、种子量大，符合模式植物的标准，是研究植物耐盐,抗盐,抗旱的重要资源之一。
【发明内容】
[0008]本发明分离了植物耐盐和/或抗旱基因的多核苷酸(将其命名为ThST0305和ThST306 (Salt tolerant0305and Salt tolerant306)),包含该多核苷酸的载体，核酸构建体，细胞，植物材料等，本发明还涉及耐盐和/或抗旱蛋白，本发明还涉及一种提高耐盐和/或抗旱植物的方法，以及本发明的多核苷酸及其编码的蛋白的用途。
[0009]基于上述，本发明的目的之一是提供一种分离的多核苷酸，其包含或由选自下组之一的多核苷酸组成:
[0010]a)具有选自SEQ ID NO:1或SEQ ID NO: 3所示序列的多核苷酸；
[0011]b)多核苷酸，其编码具有选自SEQ ID N0:2或SEQ ID N0:4所示序列的氨基酸序列，或编码具有在SEQ ID NO: 2或SEQ ID NO: 4所示的氨基酸序列中经过取代，缺失或添加一个或几个氨基酸而得到的氨基酸序列；
[0012]c)多核苷酸，其编码的蛋白质氨基酸序列与选自SEQ ID N0:2或SEQ ID N0:4所不序列具有至少60%序列同一性,优选至少70%的序列同一性，优选至少80%的序列同一性，优选至少90%的序列同一性，优选至少95%的序列同一性，还优选至少99%的序列同一性；
[0013]d)多核苷酸，其在严谨条件下，优选中等严谨条件下，还优选高等严谨条件下与a)或b)或c)之一杂交；上述严谨/严格条件可为在6XSSC，0.5%SDS的溶液中，在65° C下杂交，然后用2XSS C，0.1%SDS和1XSSC，0.1%SDS各洗膜一次。
[0014]e)多核苷酸，其为a)_d)之一的片段。
[0015]优选地，本发明的多核苷酸由SEQ ID NO:1或SEQ ID NO: 3所示的序列组成或由编码SEQ ID N0:2或SEQ ID N0:4所述多肽序列的序列组成。
[0016]更优选地，本发明的多核苷酸编码耐非生物胁迫的蛋白，最优选编码耐盐和/或抗旱的相关蛋白质。
[0017]本发明进一步提供载体或核酸构建体，其包含本发明的至少一种多核苷酸。
[0018]本发明进一步提供植物细胞，其包含本发明的核酸构建体。
[0019]本发明还提供植物，其包含本发明的细胞。优选地，本发明的植物是单子叶植物或双子叶植物，其中所述单子叶植物优选选自:玉米，稻，小麦，大麦或棕榈；其中所述双子叶植物优选选自:拟南芥，大豆，油菜，花生，向日葵，红花，棉花，烟草，番茄，马铃薯和可可。特别优选地,所述植物为玉米,小麦,大麦，大豆或稻。
[0020]本发明进一步提供一种植物材料，包括上述植物的后代，克隆，繁殖材料，种子，荚果，果实，植物组织，植物细胞培养物，植物表达盒、植物器官或植物部分，优选为种子。
[0021]进一步地，本发明还提供由上述植物材料制备的组合物，包括食品，粉，饲料。
[0022]本发明的另一目的是提供一种耐盐和/或抗旱蛋白，其由本发明上述任一多核苷酸编码，所述蛋白优选具有SEQ ID N0:2或SEQ ID NO:4所示的氨基酸序列。
[0023]本发明的另一目的是提供一种培育耐盐和/或抗旱植物的方法，包括将本发明的多核苷酸导入植物细胞中的步骤，或者包括使用本发明的载体或核酸构建体或者使用本发明的植物细胞的步骤，其中所述植物优选为玉米，小麦，大麦，大豆或稻。
[0024]本发明的另一目的是提供一种提高植物耐盐和/或抗旱的方法，包括在植物中使本发明的多核苷酸过表达的步骤，所述植物优选为玉米，小麦，大麦，大豆或稻。
[0025]另一方面，本发明提供了本发明的多核苷酸及其编码的蛋白质在提高植物耐盐和/或抗旱中的用途，所述植物优选为玉米，小麦，大麦，大豆或稻。
[0026]另一方面，本发明提供了本发明的多核苷酸及其编码的蛋白质在调控植物的生长发育中的用途，诸如在调控植物对盐胁迫和/或干旱胁迫的反应中的用途。
[0027]本发明进一步提供了一种培育耐盐和/或抗旱植物的方法，包括将本发明的植物，或者使用本发明的方法得到的植物与待培育植物嫁接，从而得到耐盐和/或抗旱植物。
[0028]为了使ThST0305和/或ThST306蛋白质便于纯化，可在由序列表中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。
[0029]表1标签的序列
[0030]
【权利要求】
1.分离的多核苷酸，其包含或由选自下组之一的多核苷酸组成: a)具有选自SEQID NO:1或SEQ ID NO:3所示序列的多核苷酸； b)多核苷酸，其编码具有选自SEQID N0:2或SEQ ID NO:4所示序列的氨基酸序列，或编码具有在SEQ ID N0:2或SEQ ID N0:4所示的氨基酸序列中经过取代，缺失或添加一个或几个氨基酸而得到的氨基酸序列； c)多核苷酸，其编码的蛋白质氨基酸序列与选自SEQID NO: 2或SEQ ID NO:4所示序列具有至少60%序列同一性,优选至少70%的序列同一性，优选至少80%的序列同一性,优选至少90%的序列同一性，优选至少95%的序列同一性，还优选至少99%的序列同一性； d)多核苷酸，其在严谨条件下，优选中等严谨条件下，还优选高等严谨条件下与a)或b)或c)之一杂交；上述严谨/严格条件可为在6XSSC，0.5%SDS的溶液中，在65° C下杂交，然后用 2 X SSC, 0.1%SDS 和 I X SSC, 0.1%SDS 各洗膜一次。 e)多核苷酸，其为a)-d)之一的片段。
2.权利要求1的多核苷酸，其由SEQID NO:1或SEQ ID NO:3所示的序列组成或由编码SEQ ID N0:2或SEQ ID N0:4所述多肽序列的序列组成。
3.权利要求1或2的多核苷酸，其编码耐非生物胁迫的蛋白。
4.权利要求3的多核苷酸，其编码耐盐和/或抗旱的相关蛋白质。
5.载体或核酸构建体，其包含权利要求1-4任一项的至少一种多核苷酸。
6.植物细胞，其包含权利要求5的载体或核酸构建体。
7.—种耐盐和/或抗旱蛋白，其由权利要求1-4任一项的多核苷酸编码。
8.权利要求7的蛋白，所述蛋白具有SEQID N0:2或SEQ ID NO:4所示的氨基酸序列。
9.一种培育耐盐和/或抗旱植物的方法，包括将权利要求1-4任一项的多核苷酸导入植物细胞中的步骤，或者包括使用权利要求5的载体或核酸构建体或者使用权利要求6的植物细胞的步骤。
10.权利要求9的方法，其中所述植物为玉米，小麦，大麦，大豆或稻。
11.一种提高植物耐盐和/或抗旱的方法，包括在植物中使权利要求1-4任一项的多核苷酸过表达的步骤。
12.权利要求11的方法，其中所述植物为玉米，小麦，大麦，大豆或稻。
13.权利要求1-4任一项的多核苷酸及其编码的蛋白质在提高植物耐盐和/或抗旱中的用途。
14.权利要求13的用途，其中所述植物为玉米，小麦，大麦，大豆或稻。
15.权利要求1-4任一项的多核苷酸及其编码的蛋白质在调控植物的生长发育中的用途。
16.权利要求15的用途，其中所述用途为在调控植物对盐胁迫和/或干旱胁迫的反应中的用途。
17. 一种培育耐盐和/或抗旱植物的方法，包括将含有权利要求6的细胞的植物，或者使用权利要求9或10的方法得到的植物与待培育植物嫁接，从而得到耐盐和/或抗旱植物。
【文档编号】C07K14/415GK104178495SQ201310190105
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】谢旗, 李刚, 张华伟 申请人:中国科学院遗传与发育生物学研究所