HSP90.2蛋白及其编码基因在调控小麦抗病性中的应用

本发明属于生物，具体涉及hsp90.2蛋白及其编码基因在调控小麦抗病性中的应用。

背景技术：

1、小麦白粉病是一种常见而高发的真菌病害，该病害在小麦生长的各个时期均会发生，并且具有分布范围广，传播性强等特点。该病害主要在小麦的叶片发病，严重时也可侵染小麦整个植株，对小麦的生长构成极大的危害。在小麦的苗期发病严重可以直接影响生长发育，同时植株感病后，白粉病菌侵染叶片会严重影响植物的光合作用，从而影响籽粒的灌浆，进而导致产量降低。条锈病是对小麦生产影响最为严重的一种真菌性病害，该病害导致全国每年的小麦产量损失高达10％，受到条锈病影响的小麦籽粒干瘪，其外观和食用性均受到严重影响。

2、热激蛋白90(heat shock protein90，hsp90)是真核细胞中普遍存在的具有高度保守的分子伴侣。hsp90具有促进蛋白重新折叠的功能，广泛参与温度、干旱、盐胁迫和病原体感染等胁迫信号转导。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是如何调控小麦抗病性。

2、为了解决上述技术问题，本发明首先提供了hsp90.2蛋白质或其相关生物材料的新用途。

3、本发明提供了hsp90.2蛋白质或其相关生物材料在如下1)-3)任一种中的应用：

4、1)调控小麦抗病性；

5、2)培育抗病性提高的转基因小麦；

6、3)小麦育种；

7、所述hsp90.2蛋白质为hsp90.2-7b蛋白质和/或hsp90.2-7a蛋白质。所述hsp90.2-7b蛋白质和所述hsp90.2-7a蛋白质分别为hsp90.2蛋白在四倍体小麦7b染色体和7a染色体上的两个拷贝。

8、所述hsp90.2-7b蛋白质为如下(a1)-(a4)任一所述的蛋白质：

9、(a1)序列表中序列2所示的蛋白质；

10、(a2)在(a1)所述蛋白质的n端或/和c端连接标签得到的融合蛋白；

11、(a3)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与小麦抗病性相关的蛋白质；

12、(a4)与(a1)具有98％以上同一性且与小麦抗病性相关的蛋白质。

13、所述hsp90.2-7a蛋白质为如下(b1)-(b4)任一所述的蛋白质：

14、(b1)序列表中序列4所示的蛋白质；

15、(b2)在(b1)所述蛋白质的n端或/和c端连接标签得到的融合蛋白；

16、(b3)将(b1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与小麦抗病性相关的蛋白质；

17、(b4)与(b1)具有98％以上同一性且与小麦抗病性相关的蛋白质。

18、上述(a2)或(b2)所述蛋白质中，所述标签是指利用dna体外重组技术，与目的蛋白一起融合表达的一种多肽或者蛋白质，以便于目的蛋白的表达、检测、示踪和/或纯化。所述标签可为flag标签、his标签、mbp标签、ha标签、myc标签、gst标签和/或sumo标签等。

19、上述(a3)或(b3)所述蛋白质中，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过9个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过8个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过7个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过6个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过5个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过4个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过3个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过2个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加或不超过1个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。

20、上述(a4)或(b4)所述蛋白质中，所述同一性是指氨基酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站点测定氨基酸序列的同一性，如ncbi主页网站的blast网页。例如，可在高级blast2.1中，通过使用blastp作为程序，将expect值设置为10，将所有filter设置为off，使用blosum62作为matrix，将gap existence cost，per residue gap cost和lambda ratio分别设置为11，1和0.85(缺省值)并进行检索一对氨基酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同一性的值(％)。

21、所述相关生物材料为编码所述hsp90.2-7b蛋白质或所述hsp90.2-7a蛋白质的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体或重组微生物。

22、进一步的，编码所述hsp90.2-7b蛋白质的核酸分子为如下(a1)或(a2)任一所述的dna分子：

23、(a1)序列表中序列1所示的dna分子；

24、(a2)与(a1)具有75％以上同一性且编码所述蛋白质的dna分子。

25、编码所述hsp90.2-7a蛋白质的核酸分子为如下(b1)或(b2)任一所述的dna分子：

26、(b1)序列表中序列3所示的dna分子；

27、(b2)与(b1)具有75％以上同一性且编码所述蛋白质的dna分子。

28、本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本发明的编码hsp90.2-7b蛋白质或hsp90.2-7a蛋白质的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明分离得到的hsp90.2-7b或hsp90.2-7a核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码hsp90.2-7b蛋白质或hsp90.2-7a蛋白质且具有相同功能，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。

29、这里使用的术语“同一性”是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或序列4所示的氨基酸序列组成的蛋白质的核苷酸序列具有75％或更高，或80％或更高，或85％或更高，或90％或更高，或95％或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以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以用百分比(％)表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。

30、更进一步的，所述表达盒是指能够在宿主细胞中表达hsp90.2-7b蛋白质和/或hsp90.2-7a蛋白质的dna，该dna不但可包括启动hsp90.2-7b和/或hsp90.2-7a转录的启动子，还可包括终止hsp90.2-7b和/或hsp90.2-7a转录的终止子。进一步的，所述表达盒还可包括增强子序列。

31、所述载体可为质粒、黏粒、噬菌体或病毒载体。

32、所述微生物可为酵母、细菌、藻或真菌；所述细菌可为农杆菌(如农杆菌eha105)。

33、上述应用中，所述调控为提高，具体体现为：当小麦中hsp90.2-7b蛋白质含量提高或hsp90.2-7b基因表达量提高时，小麦抗病性提高。

34、为了解决上述技术问题，本发明还提供了抑制上述hsp90.2蛋白质的物质的新用途。

35、本发明提供了抑制上述hsp90.2蛋白质的物质在如下(d1)-(d3)任一种中的应用：

36、(d1)降低小麦抗病性；

37、(d2)培育抗病性降低的转基因小麦；

38、(d3)小麦育种。

39、上述应用中，所述降低小麦抗病性具体体现为：当小麦中hsp90.2-7b蛋白质和hsp90.2-7a蛋白质含量降低，或不表达hsp90.2-7b蛋白质和hsp90.2-7a蛋白质时，小麦抗病性降低。

40、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种抗病性提高的转基因小麦的培育方法。

41、本发明提供的抗病性提高的转基因小麦的培育方法包括提高受体小麦中hsp90.2蛋白质的活性和/或含量，得到转基因小麦的步骤；所述转基因小麦的抗病性高于所述受体小麦。

42、进一步的，所述提高受体小麦中hsp90.2蛋白质的活性和/或含量的方法为在受体小麦中过表达hsp90.2-7b蛋白质。

43、所述过表达的方法为将所述hsp90.2-7b蛋白质的编码基因导入受体小麦。

44、更进一步的，所述转基因小麦的抗病性高于所述受体小麦具体体现为接种白粉病菌后的转基因小麦的白粉菌孢子数目和/或白粉菌孢子生物量低于所述受体小麦。

45、为了解决上述技术问题，本发明最后提供了一种抗病性降低的转基因小麦的培育方法。

46、本发明提供的抗病性降低的转基因小麦的培育方法包括降低受体植物中hsp90.2蛋白质的活性和/或含量，得到转基因植物的步骤；所述转基因植物的抗病性低于所述受体植物。

47、进一步的，所述降低受体植物中hsp90.2蛋白质的活性和/或含量为降低受体植物中所述hsp90.2-7a蛋白质和所述hsp90.2-7b蛋白质的活性和/或含量。

48、更进一步的，所述转基因植物的抗病性低于所述受体植物具体体现为所述转基因植物的白粉菌面积和/或白粉菌孢子生物量和/或微菌落指数高于所述受体植物。

49、上述任一所述应用或方法中，所述抗病性可为白粉病抗性和/或条锈病抗性。

50、进一步的，所述白粉病具体可为白粉病菌e09小种引发的白粉病。

51、所述条锈病具体可为条锈病菌cry32引发的条锈病。

52、上述任一所述应用或方法中，所述小麦或受体小麦具体可为野生型四倍体杜兰小麦(kronos)。

53、上述任一所述应用或方法中，所述转基因植物不仅包含将hsp90.2基因转化目的植物得到的第一代转基因植物，也包括其子代。对于转基因植物，可以在该物种中繁殖该基因，也可用常规育种技术将该基因转移进入相同物种的其它品种，特别包括商业品种中。所述转基因植物包括种子、愈伤组织、完整植株和细胞。

54、本发明首先通过对hsp90.2-aabb双突变体材料和野生型kronos材料的抗白粉病能力和抗条锈病能力进行分析发现，hsp90.2可以调控小麦白粉病抗性和条锈病抗性。进一步通过在野生型kronos材料中过表达hsp90.2发现，过表达hsp90.2可以提高小麦对白粉病的抗性。hsp90.2蛋白及其相关生物材料将在培育抗病小麦品种中发挥重要的作用。