[发明专利]一种植物耐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耐逆性相关蛋白(系大豆种子脱水素突变蛋白)及其编码 基因与应用。

背景技术

脱水素(dehydrin，DHN)是植物种胚发育后期富集的一类蛋白，广泛存在于裸 子植物、被子植物、藻类、地衣、苔藓、蕨类植物、蓝细菌以及酵母中，属于LEA (Late embryogenesis abundant)蛋白家族的第II类成员，它首先在棉花种子成 熟过程中富集而被鉴定。在干旱诱导的蛋白中，脱水素蛋白(dehydrin，DHN)是 最常被诱导产生的蛋白，它也受高盐、渗透胁迫、冷冻胁迫以及ABA等诱导。

在几乎所有的植物DHN中都存在一个高度保守的K序列(EKKGIMDKIKEKLPG) 和另两个保守序列，即S序列和Y序列。除了K、S、Y序列外，还存在另一个富含 甘氨酸(Gly)和极性氨基酸特别是苏氨酸的序列，即Φ序列。K序列在C末端，通 常含有1至11个重复序列。在玉米和豇豆DHN的研究中证明K序列可以形成两亲 性质的α-螺旋结构，两亲性质的α-螺旋结构使得DHN存在于细胞膜疏水性磷脂分 子与胞质溶胶之间的界面，并且DHN可以与部分变性蛋白质暴露出的疏水性界面相 互作用，阻止当干旱或者冷冻胁迫时细胞失水而引起的蛋白质聚集。Φ序列通常存 在于重复的K序列之间，高度极性和亲水性的Φ序列可以与细胞质或细胞核的大分 子疏水表面相互作用，避免大分子的聚集。Y序列位于N端，S序列含有短的丝氨 酸(Ser)重复序列，S序列与DHN的磷酸化及核定位有关。组成DNH的氨基酸残基 绝大部分是极性氨基酸或是带电荷的氨基酸。研究表明，含有羟基的丝氨酸和苏氨 酸可以形成氢键，在细胞失水时紧密的氢键网络可以维护蛋白质的长期稳定。

目前国内外对脱水素的耐逆功能进行了广泛的研究，在拟南芥中过量表达玉米 脱水素Rab17，可以提高拟南芥在高盐浓度下的存活率并改善拟南芥的渗透调节能 力，使拟南芥在高渗处理(200mM甘露醇)后可以更快地得以恢复。在酵母中表达 小麦的LEA蛋白EM可以提高酵母耐高渗的能力，过量表达小麦脱水素DHN-5的拟 南芥植株的对高盐胁迫表现出了更强的抵抗能力，并且在高渗处理后能够比野生型 拟南芥更快恢复生长；在水稻中表达大麦的HAV1 LEA蛋白，可以提高水稻耐缺水 和盐胁迫的能力。体外实验证明，菠菜的DHN可以在冷冻条件下保护酶的活性。 Whitsitt et al.(1997)研究证明大豆脱水素Mat1在严重脱水的大豆幼苗胚轴中 表达水平明显增高，并且Mat1的表达受脱水诱导而不受ABA诱导；Mamma et al. (2003)研究发现26/27-kDa的大豆脱水素有低温防护功能；Porcel et al.(2005) 研究了大豆与丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal，AM)共生条件下大豆脱水素的 表达情况，当水分供应充足时，2个大豆脱水素基因gmlea8和gmlea10都不表达， 而在干旱胁迫且没有接种丛枝菌根条件下，这2个脱水素基因都高表达。

发明内容

本发明的目的是提供一种植物耐逆性相关蛋白及其编码基因与应用。

本发明提供的植物耐逆性相关蛋白(mGmDHN1)，来源于大豆属栽培大豆 (Glycine max L.)，是如下(a)或(b)的蛋白质：

(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的缺失和/或添加且与 植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。

为了使(a)中的mGmDHN1便于纯化，可在由序列表中序列1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。

表1标签的序列