[发明专利]青藏高原野生大麦HsCIPK2基因

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，尤其是一种青藏高原野生大麦HsCIPK2基因。

背景技术

非生物胁迫(干旱、高盐、低温、高温等)是自然界常见的环境因子，它们严重地制约了植物生长发育(Knight H et al.，Trends Plant Sci，6(6)：262～267.2001)。植物生长在土壤里自身不能移动，因此植物必需形成一套防御干旱、高盐、低温、高温等逆境胁迫的自我保护机制以适应或抵抗这些不利环境。

许多研究表明，各种逆境胁迫因子作用于植物细胞时，首先引发细胞内的Ca²⁺浓度的改变。Ca²⁺浓度在时空上的变化，代表了某种特定胁迫信息，称为钙信号。Ca²⁺-Ca²⁺感受器-作用蛋白-靶基因是关键的调控途径，控制着逆境胁迫响应基因的表达。Ca²⁺感受器可分为依赖型感受器(sensor relays)和响应型感受器(sensor responders)。响应型感受器既能结合钙离子，又具有蛋白激酶活性，一旦结合钙离子马上改变构象。目前研究比较深入的响应型感受器有钙依赖型蛋白激酶(Ca²⁺-dependent protein kinase，CDPK)家族(Harmon AC et al，Trends Plant Sci，5(4)：154～159，2000)。而依赖型感受器在植物中又可分为两种：一种是钙调素(calmodulin，CaM)；另一种是最近几年在植物中新发现的钙调磷酸酶B类似蛋白(calmodulin B-like protein，CBL)(Liu J et al，Science，280(5371)：1943～1945.1998)。CBL蛋白与动物钙调磷酸酶B亚基及中枢神经钙感受器极其相似的小分子蛋白。它虽能结合Ca²⁺，但自身没有激酶域，必须和其靶蛋白作用才能发挥其功能。

CIPK(CBL-interacting protein kinases)是植物特有、与CBL特异作用的一类丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(Liu J et al，Proc Natl Acad Sci USA，97(7)：3730～3734.2000)。在拟南芥中，CIPK基因家族已经发现26个成员，在水稻中已经有研究表明有31个CIPK基因。CIPK的C端区域含有一个独特的21-24个氨基酸组成的调节域即NAF结构域，这一调节域的序列在所有CIPK中高度保守，其中A，F和L残基是完全保守。它在N端有一特异的催化结构域，在结构上与酵母SNF1(sucrose non-fermenting)、动物AMPK(AMP-activated protein kinase)极其相似，所以CIPKs被认为是植物SNF1-类似激酶(SnRK)三大亚族之一，即SnRK3亚族(Ishitani M et al，Plant cell，12(9)：1667～1678.2000)，该结构域高度保守。

已有研究表明CBL与CIPK之间并不是简单的一对一关系，一个CBL可以与多个CIPK相结合，多个CBL也可以和一个CIPK互作，一种胁迫可能引起多种CBL-CIPK互作(Hwang Y et al，Plant Physiology，138(3)：1347～1358.2005)。这样就使得CBL-CIPK信号系统变得更加的复杂化及多元化。

逆境胁迫是影响植物生长发育和作物高产的重要限制因子。逆境条件下，植物细胞内的Ca²⁺信号在时间、空间上会产生变化，从而产生特定的钙信号。CBL-CIPK信号系统是植物特有的依赖于Ca²⁺信号参与的逆境胁迫调控的信号网络，所以CBL-CIPK信号成分的挖掘和功能鉴定，不仅有助于解析植物在应答逆境胁迫中的分子机制，同时为通过基因工程快速高效改良作物抗逆性提供了可能性。