[发明专利]拟南芥丝氨酸羧肽酶类蛋白基因SCPL41及其突变体的应用

说明书

技术领域：

本发明属于基因工程领域。具体地，本发明涉及一种拟南芥丝氨酸羧肽酶类蛋白基因SCPL41及其T-DNA插入突变体在培育耐受正丁醇胁迫、对脱落酸不敏感、对盐胁迫敏感、而且种子个体显著小于野生型拟南芥的种子的转基因植物中的应用。

背景技术：

植物在生长发育过程中往往会受到各种生物或非生物因子的胁迫。植物在接收到外界胁迫信号之后，会及时调整自身的代谢或物质含量来响应外界信号。膜脂是生物膜的骨架成分，而且能在磷脂酶的催化作用下水解后产生的产物来参与多种生理过程以及环境刺激引起的细胞反应。转移磷脂酰基反应(transphosphatidylation)是指，在磷脂酶D(phospholipaseD，PLD)的催化作用下，甘油磷脂的磷酸二酯键发生断裂，并把磷脂的磷脂酰基转移到伯位醇上或者水上，从而生成磷脂酰醇或者磷脂酸的反应。

磷脂酶D(phospholipase D，PLD)广泛存在于哺乳动物的组织与细胞中，催化其主要底物磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine，PC)，所生成的直接和间接产物磷脂酸(phosphatidic acid，PA)和二脂酰甘油(diacylglycerol，DAG)与溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid，LPA)均是重要的第二信使物质。这条生化通路被认为是细胞信号转导的重要途径之一。但是在短链伯位醇(从甲醇到正庚醇)存在的情况下，PLD优先催化PC与短链伯位醇发生转磷脂酰基反应(transphosphatidylation)产生稳定的磷脂酰醇(phosphatidyl alcohol)和水，从而抑制了PA的生成，也就阻止了PA的进一步代谢以及响应信号的进一步向下传递。

由于PLD的转移磷脂酰反应这一特性，研究者们通常使用醇类物质作为PA经PLD途径生成的抑制剂来探究PLD的功能，而且此反应体现出许多生物学作用。转移磷脂酰反应在动物中的生物学作用主要体现于利用转移磷脂酰反应探究乙醇对动物组织或器官的伤害机制和PLD在伤害过程中的作用，以及对转移磷脂酰反应异常引起的疾病的致病机理研究。在乙醇的浸入下，动物细胞中大量的磷脂发生转移磷脂酰反应，形成磷脂酰乙醇(phosphatidylethanol，PtdEt)，PtdEt被认为是造成磷脂代谢混乱的原因之一。PtdEt可通过增加膜流动性而改变膜的物理化学特性，它对与膜相连的两种酶有相反的作用，削弱Na⁺/K⁺-ATP酶的活性，而增强5核苷酸酶的活性。PtdEt还可作为磷脂酰丝氨酸的取代物激活大脑PKCγ，从而改变原有的激活模式。等(2000)发现乙醇和正丁醇抑制了PKC活性、阻断了PLD信号通路，造成大鼠脑皮质星形胶质细胞增殖受阻。这一发现将有助于揭示酗酒引起的胚胎发育不良的原因。以上实验结果及推测暗示着由PLD介导的转移磷脂酰反应可能是导致由乙醇引发的疾病的起因。另外，PLD催化PC与甘油二酯发生转移磷脂酰反应生成的bis-PA与激活人类纤维原细胞血管缓激肽有关；山梨醇的不正常积累引发了转移磷脂酰反应，生成磷脂酰-山梨醇，而这种异常的磷脂的产生改变了膜脂质体的代谢，从而导致糖尿病的发生；而转移磷脂酰反应异常还可能是导致的糖尿病心肌症及心肌缺血再灌注损伤的原因。