[发明专利]一种植物耐低温胁迫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低温胁迫相关蛋白及其编码基因在改变植物耐冷胁迫能力中的应用。

背景技术

植物生长在自然环境中，会受到各种各样的不良因素的影响，主要包括生物胁迫和非生物胁迫。前者主要是指各种病原微生物的入侵；后者则主要指盐，干旱，低温，高温等渗透胁迫。春去冬来，四季更替，温度的变化不仅是影响植物生长发育的重要环境因子之一，同时也是限制作物产量的主要非生物因素。很多农作物的大量减产是由于低温寒害造成的，因此，研究植物响应低温胁迫的生理生化反应及其分子机制，能够为提高植物抵抗低温寒害的能力创造条件。

植物由于其生长的固定性，为了在一定范围的温度条件下能够正常的生长和发育，当外界环境温度发生变化时，植物自身会对这一变化作出反应，包括Ca2+信号的传递，一系列冷诱导基因的表达，还有各种新成代谢上的变化。近几年来，虽然有关植物如何响应低温分子机制研究已经比较深入，但是我们仍然不清楚植物到底是如何感知低温信号并传递低温信号到核内激活转录因子，进而调节基因转录或引起一系列生理生化反应。

拟南芥是一种十字花科植物，由于其形态个体小，生长周期快，基因组小，重复序列少，并且全部基因组测序已经完成，且容易被人工诱变产生大量不同基因位点遗传变异突变植株，因此已成为一种典型的模式植物，广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究。

发明创造内容

本发明的目的是提供植物耐低温胁迫相关蛋白及其编码基因在改变植物耐冷胁迫能力中的应用。

本发明通过一个冷敏感突变体，发现导致该突变体冷敏感的基因，我们发现它的编码蛋白的新功能，就是能够调控冷胁迫引起的细胞死亡，即可以改变植物对冷胁迫的耐受能力。

本发明的植物耐低温胁迫相关蛋白，即调控植物低温细胞死亡相关蛋白AtLSD1，来源于拟南芥(Arabidopsis thaliana)，是如下(a)或(b)的蛋白质：

(a)由序列表中SEQ ID №：2的氨基酸残基序列组成的蛋白质；

(b)将序列表中SEQ ID №：2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与SEQ ID №：2的氨基酸残基序列相同活性的由SEQ ID №：2衍生的蛋白质。其中，序列表中SEQ ID №：2是由183个氨基酸残基组成。

本发明提供的植物耐低温胁迫相关基因，是调控温度诱导的细胞死亡相关基因，是在冷信号途径上起作用的基因，名称为AtLSD1(Arabidopsis thaliana lesionsimulating disease resistancel)，该基因在拟南芥基因组数据库中的编号为At4g20380)，来源于哥伦比亚生态型的拟南芥，是下列核苷酸序列之一：

1)序列表中SEQ ID №：1的DNA序列；

2)编码序列表中SEQ ID №：2蛋白质序列的多核苷酸；

3)与序列表中SEQ ID №：1限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列。

序列表中序列1的DNA序列由2272个碱基组成，该基因的读码框为自5’端第1位到第1880位碱基，含有7个内含子，分别为自5’端第199位到第318位碱基；自5’端第381位到第505位碱基；自5’端第635位到第723位碱基；自5’端第829位到第1317位碱基；自5’端第1458位到第1557位碱基；自5’端第1630位到第1721位碱基；自5’端第1794位到第1880位碱基。

含有本发明基因的表达载体、转基因细胞系和宿主菌及扩增AtLSD1中任一片段的引物对均属于本发明的保护范围。其中，上游引物和下游引物之间的距离在50到2000个碱基之间；该引物对其中的每一个引物的长度为15到25个碱基，如引物1：lsd1-R：5’-TCCGTTGATGAAAGCGGAAAGTCG-3’(SEQ ID №：3)引物2：lsd1-F：5’-GGAATAGAGGAAGAATTTGGA-3’(SEQ ID №：4)。

本发明还提供一种构建低温敏感型拟南芥的方法，是将拟南芥中的植物耐低温胁迫相关蛋白灭活；所述植物耐低温胁迫相关蛋白为权利要求1所述的蛋白；所述灭活为点突变、缺失或插入突变拟南芥中的植物耐低温胁迫相关蛋白的编码基因。