[发明专利]编码提高植物和微生物耐热性的蛋白质的基因及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体涉及编码提高植物和微生物耐热性的蛋白质的基因及其所编码的蛋白质以及用途。

背景技术

由于二氧化碳排气量增加，因而地球的温室效应不断加剧，导致全球性气候变暖，预计未来100年全球平均气温可能上升1.4-5.8℃。全球性的气候变暖，造成农业生态环境日趋恶化。专家预测：气候变暖可能使作物减产17％。IRRI(国际水稻研究所)研究证实：1998-2003年，气温升高了1℃，产量降低了10％。在中国，专家们认为，到2050年，全国平均气温将上升2.2℃。在自然环境下生长的植物都受到温度升高的影响，使植物的生长出现障碍，特别是一些大春作物，如水稻、玉米等在抽穗、灌浆期间，很容易受到高温天气的影响，造成农作物的减产。另一方面，根据FAO(国际粮农组织)分析，到2050年，世界人口将突破100亿。随着人口的进一步增加，农业面临的人口压力进一步增加，世界范围内的粮食短缺状况将长期存在。受到全球气候变暖的影响，大量的草本植物会出现生长障碍、甚至死亡，从而破坏生态平衡。因此，各国科学界都在努力寻找提高植物热耐受性的相关基因。迄今为止，仅发现少数的热激蛋白基因以及它们的转录因子与耐热相关，未见到任何一个单独的基因能增加细菌和植物耐热性的报道。本领域目前急需寻找能够提高植物的耐热性基因。

泛素是一个由76个氨基酸残基组成的高度保守的多肽，因其广泛分布于各类细胞中而得名，被泛素标记的蛋白质将被特异性地识别并被迅速降解。研究显示，泛素介导引起的蛋白质降解是生物体维持自身正常生长发育和在逆境条件下生长的重要生理生化过程。

蛋白质的泛素化修饰主要发生在赖氨酸残基的侧链，且通常是多聚化过程。被多泛素化修饰的蛋白质会被蛋白酶体识别进而被降解。三种关键的酶共同介导了这一多泛素化过程，包括泛素活化酶E1，泛素结合酶E2和泛素连接酶E3。它们的作用机制现已基本研究清楚：首先由E1通过其活性中心的Cys残基与泛素的C端形成硫酯键活化单个游离的泛素(此步骤需要ATP)，然后E1将活化的泛素递交给E2，最后由E3募集特异的底物和E2，并介导泛素从E2转移到靶蛋白。由于蛋白酶体识别泛素化的蛋白并将其降解是一个非特异性的进程，因此，E3在整个蛋白质的降解过程中发挥了至关重要的作用，决定了反应的特异性。通常情况下，泛素化反应包含一个E1，少数几个E2和众多E3。现已发现的E3家族主要有两类，包括占多数的RING-finger家族和HECT家族。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能编码提高植物和微生物耐热性的蛋白质(本发明中有时简称为耐热蛋白质)的基因(本发明中有时简称为耐热基因)。

该编码提高植物或微生物耐热性蛋白质的基因含有编码下述肽段的核苷酸序列：

N’-CRICQE X_7-45 PCAC X₆ AHR X₁ CVQ X_13-27-C’所示的结构(SEQ ID NO：68)，其中X为任意氨基酸，下标表示氨基酸残基的数量。

进一步的，该肽段的核苷酸序列为：

N’-CRICQEED X_3-20 NL X_3-20 PCAC X₂ SLK X₁ AHR X₁ CVQRWC X_10-24 -C’(SEQ ID NO：69)，其中X为任意氨基酸残基，下标表示氨基酸残基的数量。

其中，上述的蛋白质为泛素连接酶(Ubiquitin ligase，E3)。

其中，上述的蛋白质为跨膜蛋白，还含有跨膜区。

其中，上述基因来源于植物的基因组。

其中，上述植物为拟南芥、水稻、玉米(Zea mays L.)或蓖麻。

其中，上述基因(1)：具有SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：45、SEQ IDNO：47、或SEQ ID NO：57所示的核苷酸序列；

或者(2)：上述基因具有在(1)所述的任一条核苷酸序列中经过取代、缺失或添加至少一个核苷酸衍生所得的核苷酸序列，且编码具有相同或相似的功能的蛋白质。