專利名稱：植物耐逆性相關蛋白TaFbox2及其編碼基因與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種植物耐逆性相關蛋白TaFbox2及其編碼基因與應用。
背景技術：
土壤鹽漬化對農業的威脅是一個全球性的問題，鹽堿對作物生長存在很大抑制作 用，通常土壤中含鹽量為0. 2-0. 5%時就會影響植物的正常生長，嚴重時將導致植物萎蔫甚 至死亡。這不僅造成農作物嚴重減產，也給生態環境造成巨大破壞。如何利用大面積的鹽 堿地和豐富的咸水資源發展農業，是迫切需要解決的重大課題。解決這一問題主要有兩條 途徑一是通過農業工程措施改良土壤，降低土壤鹽分；另一種是走生物學路線，利用生物 工程技術提高作物的抗逆性以改良和利用鹽漬化土壤。相比之下，第二種是較經濟有效的 途徑，分離與耐鹽性相關的基因，并研究其功能及抗逆分子機制，從而尋找提高植物耐鹽性 的途徑和方法，對于進一步利用分子育種方法培育耐鹽作物品種具有重要意義。植物通過泛素途徑對相關蛋白水平進行調控，可以直接影響相應的生理生化 過程，在細胞周期的控制、免疫應答、脅迫反應和細胞程序性死亡等許多細胞內基本生 理過程中起重要作用。泛素途徑主要有三種酶參與，包括泛素激活酶E1、結合酶E2和 連接酶E3。其中，泛素連接酶E3對靶蛋白的特異性識別起關鍵作用(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復合體是一種重要的E3連接酶，降解目標 通常是某種轉錄的激活因子或抑制因子，是高等真核生物調節通路的重要方式，由Skpl、 Cdc53 (cullin)、F-box蛋白及RBXl四個亞基組成。除F_box蛋白以外的三個亞基組成一 般性骨架，通過與不同的F-box蛋白結合識別不同的底物(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端有一個由40-50個氨基酸組成的 F-box結構域，通過參與SCF復合體的形成，介導泛素化蛋白底物的特異性識別(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)，在降解過程中發揮關鍵作用。F_box蛋白質介導的 泛素化蛋白質降解途徑，是植物基因表達調控的一個非常重要的機制。研究表明F-box蛋白能夠通過降解調控因子調節激素、自交不親和及脅迫反應， 參與相應的信號傳導途徑(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 :擬9_945·)。目前，SCF 復合體參與的信號 途徑研究主要集中在生長素(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.)三種植物激素上，對其在非生物脅迫反應中的作用還未 見報道，但越來越多的研究表明F-box蛋白是非生物脅迫反應中的重要的調解因子，擬 南芥F-box蛋白7(AtFBP7)，表達受溫度脅迫的誘導(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.)。水稻基因組中許多 F_box 基因受非生物脅迫的上調表達，推測其在逆境信號傳導過程中發揮了重要的作用(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.)。 根據擬南芥全基因組預測，編碼F-box蛋白的基因有1000多個，推測在植物信號傳導過程 中依賴SCF的蛋白降解途徑可能起極為廣泛而重要的作用，但現在只對其中其少一部分的 生物學功能有所了解(王紅云，黃劍，賴釗，薛勇彪.植物F-box蛋白質及其研究進展.科 學通報，2002，47 (12) :891-895.)。
發明內容
本發明的目的是提供一種植物耐逆性相關蛋白TaFbox2及其編碼基因與應用。本發明提供的植物耐逆性相關蛋白(TaFbox2)，來源于小麥屬小麥(Triticum aestivum L·)，是如下(a)或(b)的蛋白質(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(b)將序列1的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐逆性相關的由序列1衍生的蛋白質。序列表中的序列1由402個氨基酸殘基組成。為了使(a)中的TaFbox2便于純化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列組 成的蛋白質的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標簽。表1標簽的序列
權利要求
1.一種蛋白質，是如下(a)或(b)的蛋白質(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(b)將序列1的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加 且與植物耐逆性相關的由序列1衍生的蛋白質。
2.編碼權利要求1所述蛋白的基因。
3.根據權利要求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)其編碼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)在嚴格條件下與1)或幻限定的DNA序列雜交且編碼植物耐逆性相關蛋白的DNA分子；4)與1)或2)或3)限定的DNA序列具有90%以上同源性，且編碼植物耐逆性相關蛋 白的DNA分子。
4.含有權利要求2或3所述基因的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌。
5.如權利要求4所述的重組載體，其特征在于所述重組載體如下(I)或(II)或 (III)(I)將權利要求2或3所述基因與PGEM-T質粒連接得到的重組質粒；(II)將權利要求2或3所述基因插入pCHF3的多克隆位點得到的重組質粒；(III)將權利要求2或3所述基因插入pet30a的多克隆位點得到的重組質粒。
6.擴增權利要求2或3所述基因的全長及其任意片段的引物對。
7.一種培育耐逆轉基因植物的方法，是將權利要求2或3所述基因導入目的植物中，得 到耐逆性高于所述目的植物的轉基因植物。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于權利要求2或3所述基因通過權利要求4或 5所述重組表達載體導入所述目的植物中。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于所述耐逆性為耐旱性。
10.如權利要求7至9中任一所述的方法，其特征在于所述目的植物為水稻，優選 Kitaake /K稻。
全文摘要
本發明公開了一種植物耐逆性相關蛋白TaFbox2及其編碼基因與應用。本發明提供的蛋白質，是如下(a)或(b)的蛋白質(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(b)將序列1的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐逆性相關的由序列1衍生的蛋白質。本發明提供的TaFbox2基因導入水稻，轉基因水稻對干旱脅迫表現出較強的耐受性。隨著脅迫時間的延長和脅迫濃度的增加，轉基因植株與非轉基因植株的耐逆性差異越來越明顯。功能鑒定表明本發明克隆的TaFbox2基因能夠增強植物的抗逆性，特別是對干旱抗性，在植物抗逆改良中具有重要應用前景。
文檔編號C12N15/82GK102070705SQ20091023790
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者萬建民, 劉旭, 張學勇, 溫小杰, 秘彩莉, 蒲文, 郝晨陽, 郭秀平 申請人:中國農業科學院作物科學研究所