[发明专利]天山雪莲sikCOR基因在培育抗寒植物中的应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种从菊科凤毛菊属植物天山雪莲(Saussurea involucrata Kar.et Kir)中克隆得到sikCOR基因，构建组成型植物表达载体，转化植物，并对抗寒效果进行评价，增加植物的抗寒性能。 

背景技术：

低温是危害农业生产的主要自然灾害之一。低温胁迫可使植物光合作用降低，呼吸作用增强，能量产生和物质合成受阻，消耗增强，植物处于饥饿状态，严重影响了植物的正常生长发育，甚至导致死亡(郭子武，李宪利等，植物低温胁迫响应的生化与分子生物学机制研究进展，中国生态农业学报，2004，12(2)：54-57)。 

冷调节蛋白(CORPs)是指大多数植物在低温驯化诱导条件下产生的一类特异性蛋白，也叫做冷驯化蛋白(cold acclimation proteins，CAIPs)，它与植物的抗寒力密切相关(Weiser C J.Coldresistance and injury in woody plants.Sci，1970，169：1269-1273)。 

对大量冷调节蛋白的结构进行氨基酸序列分析，发现它们的结构有一定相似性：一级结构富含亲水性氨基酸(Gly、Thr、His等)，含有重复单元，二级结构以α-螺旋为主(王艇，唐振亚.植物的冷驯化和热激反应的分子基础.植物分子遗传学[M].北京：科学出版社，1997，499-549)(Kurkela S，Franck M.Cloning and characterization of a cold-and ABA-induced Arabiopsis gene.Plant Mol Biol，1990，15：137-144)。冷调节蛋白大多具有极强的亲水性、高度的柔韧性和流动性以及热稳定性。但不同植物之间及同一植物内部，不同冷调节蛋白的氨基酸组成、序列、重复单元、重复次数和空间结构等方面均表现出一定程度的差异性，它们的组成与结构呈现出多样性和复杂性。这可能与它们的不同功能有关(康国章，王正询，孙谷畴.植物的冷调节蛋白[J].植物学通报，2002，19(2)：239-246)。 

一部分冷调节蛋白可作为抗冻剂，提高细胞在冷胁迫下的抗结冰能力，阻止冰晶的生成(LinC，Guo W W，Everson E，Thomashow M F.Cold-acclimation in Arabidopsis and wheat.Aresponse-associated with expression of related genes encoding“Boiling-stable”polypeptides.PlantPhysiol，1990，94：1078-1083)。它们的氨基酸序列与水分子有特殊的氢键结合，能降低细胞中水的冰点，但不影响熔点，表现出一种热滞效应，并且能依附在冰晶的表面，阻止冰晶的生长，避免重结晶化，被认为是细胞内重要的抗冻剂(cryoprotectants)。 

冷调节蛋白高度的亲水性可能在低温脱水过程中，提高细胞的脱水忍耐性，维持细胞的正常功能。在细胞脱水过程中，脱水敏感型蛋白质或脂肪可能通过与冷调节蛋白的相互联结而避免过度失水变性。在这一结合过程中，冷调节蛋白能把水分子结合在这些大分子物质的表面和三维结 构内部(Kazuoka T，Oeda K.Heat-stable COR(cold-regulated)proteins associated with freezingtolerance in spinach.Plant Cell Physio，1992，133：1107-1114)，防止过量脱水伤害细胞。 

一些冷调节蛋白可能是细胞的保护性功能蛋白，在清除活性氧中起重要作用，具有明显的抗低温氧化胁迫能力，在低温下起直接保护作用(Zhang H，Wang J，Nickel U，Allen R D，GoodmanH M.Cloning and expression of an Arabidopsis gene encoding a putative peroxisomal as CORbateperoxidase.Plant Mol Biol，1997，34：967-971)。