[发明专利]一种植物抗逆性相关蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物抗逆性相关蛋白及其编码基因与应用，特别涉及该蛋白及其基因在培育抗逆植物中的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa)不仅是重要的谷类作物，也是一种模式植物。水稻对低温非常敏感，低温可对其幼苗造成不同程度的伤害，导致其在孕穗期败育，最终不结实(Wen et al.，Plant Physiol，129：1880-1891)。但适当的非冻低温作用能诱导水稻中的冷冻响应基因表达，从而使其抗寒性增强。这些冷冻响应基因的启动子元件中有失水响应元件(DRE)或者C-重复元件(CRT)，部分还有ABA-响应元件(ABRE)(Yamaguchi-Shinozaki and Shinozaki，plantCell，6：251-264；Stockinger et al.，Nat Acad Sci USA，94：1035-1040)。

现已报道的水稻中与低温有关的转录因子类基因有NAC家族、MYB家族、CBF家族、WRKY家族、lip19、OsBierf1-4、OsZFP、ABF3、OsLti6、OsDhn1、AP2/EREBP、OsbHLH1。与低温有关的酶类基因有OsP5CS、OsADC1、CDPKs(OsCDPK7、OsCDPK13)、MAPKs(OsMAPK5、OsMSRMK3、OsWJUMK1、OsICT、OsMEK1、OsMAP1)、OsTPST、OsGPX1、OsSAMDC、OsSAC9、OsSPDS2、OSISAP1、OsGS2、OsTPP1、OsAdh1、CIPKs。

冷冻响应基因的表达主要是通过转录因子CBF(DRE/CRT binding factor)的过量表达完成的(Stockinger et al.，Nat Acad Sci USA，94：1035-1040)。这些调节元件的超表达不仅提高了植物的抗冻性，而且提高了其抗盐性(Liu etal.，Plant Cell，10：1391-1406)。李(Lee et al.，Genes Dev，15：912-924)对拟南芥的HOS1(high expression of osmotically responsive genes)基因的座位进行了遗传学分析，发现在冷冻逆境中HOS1基因发生突变，进而引起CBF2、CBF3及相应冷冻基因的大量表达。HOS1基因是一个COR基因的负调节因子，通过修饰CBFs的表达水平而起作用(Chinnusamy et al.，Gene Dev，17：1043-1054)。HOS1基因编码一个环状的指环蛋白，在冷冻条件下10min时已表达。ICEI(inducer of CBFexpression1)被证明是一个CBF3的正调控因子(Chinnusamy et al.，GeneDev，17：1043-1054)，它特别识别CBF3启动子中的MYC序列。在正常生长条件时CBF3在转ICE1的超表达植株中不表达，但在低温条件下CBF3、RD29和COR15在转ICE1的超表达植株中都有较高的表达量。表明低温引起的ICE1的修饰对它在植物中作为CBF3的一个正调节因子是十分必要的。转录因子(CBF1、CBF2、CBF3)不仅是冷冻响应的，而且能结合DRE/CRT元件，并能激活不同类型的冷冻响应基因的转录。

Kim从大豆中分离到一种对冷冻和ABA响应的新型转录因子(Kim et al.，MolCells，12：204-208)，把它命名为SCOF-1(Soybean zinc finger protein)，然而这个转录因子对干旱和盐不响应。SCOF-1是一个锌指类蛋白，却不与DRE/CRT或ABRE元件直接连接。利用酵母双杂交发现，SCOF-1与SGBF-1(Soybean G-box bindingbZIP transcription factor)强烈地相互作用，在体外SGBF-1与ABRE元件的DNA结合活性因有SCOF-1存在而大大提高。由此可见，蛋白质的相互作用对ABRE介导的冷冻响应基因表达非常重要(Kim et al.，Mol Cells，12：204-208)。

转录因子DREB2A和DREB2B在脱水时表达，进而激活下游基因，维持细胞内的渗透平衡，提高对逆境的耐性(Liu et al.，Plant Cell，10：1391-1406)。