[发明专利]一种玉米蛋白激酶编码基因ZmCIPK2及其编码蛋白的应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，特别涉及一种玉米蛋白激酶编码基因及其编码蛋白的应用。

背景技术

干旱缺水、盐渍等逆境因子是限制我国北方广大地区农、林、牧业生产的主要因素之一。近年来大量的研究表明，植物具有对逆境胁迫快速感知和主动反应的能力，这种快速感知和主动反应能力的获得是通过一系列逆境信息传递过程实现的。植物可以通过一系列的信息传递产生各种抗逆的生理、生化反应，以渡过短暂的不利环境。蛋白激酶是植物逆境早期信号转导途径中的重要元件。其中CIPK(Calcineurin B-like protein-Interacting Protein Kinase)是参与渗透胁迫、盐、低温、脱落酸(abscisicacid，ABA)和糖等信号转导途径的、植物所特有的一类蛋白激酶。拟南芥AtCIPK1与AtCBL1和AtCBL9交替形成两种复合体，分别调控ABA不依赖和ABA依赖的两种胁迫信号转导途径(The Plant Journal，2006，48：857-872)。

AtCIPK24(SOS2)与AtCBL4(SOS3)结合后，激活位于质膜上的Na+/H+反向运输器SOS1，在盐胁迫下，将胞内多余Na+运至胞外(PlantPhysiol，2002，128：544-55)。Ohta等(2003)发现(Proc Natl Acad Sci USA，2003，100：11771-11776)

SOS2通过其C端临近但独立于NAF结构域的37个氨基酸序列PPI与2C类蛋白磷酸酶ABI2互作，而拟南芥abi2-1和abi1-1幼苗耐盐性增强，说明ABI2是SOS耐盐途径中的负调节因子，可能对SOS2的磷酸化底物起去磷酸化作用，或者对被上游蛋白激酶磷酸化的SOS2起去磷酸化作用。PPI序列在AtCIPK15、AtCIPK20、AtCIPK8和AtCIPK3中是保守的，而这些蛋白也都与ABI2或ABI1互作。Lee等(2007)的研究显示(ProcNatl Acad Sci USA，2007，104：15959-15964)，2C类蛋白磷酸酶AIP1与CBL-CIPK激活的AKT1互作并抑制其活性，说明AIP1对CIPK激活的AKT1有去磷酸化作用。水稻中有20个OsCIPK基因受包括干旱、盐、低温、渗透胁迫和ABA在内的至少一种胁迫的诱导。过量表达OsCIPK3、OsCIPK12和OsCIPK15的水稻植株分别在耐寒、耐旱和耐盐性上有显著提高(Plant Physiol.2007，144：1416-1428)。

玉米中有关CBL/CIPK研究的报道并不多，最近，Wang等(2007)在玉米中克隆得到了ZmCBL4基因，ZmCBL4与拟南芥AtCBL4同源性很高，过量表达ZmCBL4的拟南芥耐盐离子能力明显提高，这暗示CBL/CIPK信号转导系统很可能也存在于玉米中(Plant Mol Biol，2007，65：733-746)。相对于拟南芥和水稻来讲，有关玉米蛋白激酶的研究报道较少，其原因可能在于玉米基因组序列的复杂性。

发明内容

本发明提供一种受甘露醇(mannitol)、氯化钠(NaCl)和脱落酸(abscisicacid，ABA)诱导的玉米蛋白激酶编码基因ZmCIPK2及其编码蛋白ZmCIPK2的应用；该玉米蛋白激酶编码基因ZmCIPK2在GenBank接受号为EF158033。该基因能够提高植物的抗逆性；尤其是能够提高拟南芥在种子萌发期和幼苗发育早期的抗旱性和抗盐性。

本发明的有益效果为：

本发明中，ABA、NaCl和甘露醇处理的玉米胚芽鞘中，所述的蛋白激酶ZmCIPK2均被诱导表达。本发明所述的蛋白激酶ZmCIPK2是属于CIPK类蛋白激酶，而CIPK类蛋白激酶是植物早期逆境响应的关键调控因子，所以调控CIPK类蛋白激酶的表达能够调节植物抗逆性。所述的因此所述的编码玉米蛋白激酶ZmCIPK2的基因ZmCIPK2在植物抗逆领域，特别是玉米的抗旱、抗盐领域具有广阔的应用前景，其经济效益潜力巨大。

附图说明

图1：玉米胚芽鞘中ZmCIPK2基因响应逆境胁迫的表达模式电泳图；

图2：ZmCIPK2基因植物表达载体构建过程流程图；

图3：转ZmCIPK2基因的拟南芥种子和对照在不同培养基中的发芽率柱状图；

图4：转ZmCIPK2基因的拟南芥种子发芽对ABA和渗透胁迫超敏感的照片；