[发明专利]玉米ZmCIPK12基因及应用

说明书

技术领域

本发明属于转基因植物领域，本发明涉及一种与类似钙调磷酸酶B亚基的蛋白(calcineurin B-like proteins，CBLs)互作的蛋白激酶(CIPK)的制备方法，本发明还涉及类似钙调磷酸酶B亚基的蛋白(calcineurin B-like proteins，CBLs)互作的蛋白激酶(CIPK)基因在转基因植物中的应用。

背景技术

Ca²⁺是植物生长的必需元素之一，不同的外界刺激信号都可以引起细胞内Ca²⁺浓度发生瞬间、持续或振荡变化。这些刺激包括非生物和生物刺激，非生物刺激有光、高温、低温、氧化胁迫等；生物刺激有激素ABA和赤霉素、病原激发子等。越来越多的研究表明，在非生物逆境胁迫信号的转导中，钙离子是最重要的第二信使之一。首先，植物受到干旱、冷害、盐胁迫时，胞内Ca²⁺浓度会迅速升高；其次，Ca²⁺浓度升高能够调控许多胁迫诱导基因的表达；其三，胁迫反应基因的启动子的激活同样需要Ca²⁺浓度的增加。因此，现在普遍认为Ca²⁺作为第二信使将胁迫信号传输到调控通路的下游，Ca²⁺信使的传递是通过钙结合蛋白介导的。

目前，在植物中已鉴定出许多Ca²⁺结合蛋白(calcium sensors)。主要有三类：钙调素(calmodulin，CaM)及钙调素相关蛋白(CaM-related proteins)；钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinases，CDPK)；类似于动物钙调磷酸酶B亚基的蛋白(calcineurin B-like proteins，CBLs)。第一类，钙调素及钙调素相关蛋白是大家最为熟知的一类Ca2+结合蛋白，它含有4个能够直接结合Ca2+的典型的EF-hand结构域。钙调素自身并没有酶活性，只有其活化后进一步作用于它的目标蛋白，才能实现信号的传递。钙调素作用的目标蛋白包括蛋白激酶、转运子、结构蛋白等。第二类，CDPK是一类既含有类似于CaM结合Ca2+的结构域，同时也含有激酶结构域的蛋白激酶，因此，它的独特性就在于它可以同时作为Ca2+的感应分子和效应分子。第三类Ca²⁺结合蛋白-CBL，是最近几年才发现的，目前只发现存在于高等植物中。它和CaM一样，只含有Ca²⁺的结合域，不含有激酶区。CBL与CaM不同的是，它调控的是一类特殊的蛋白激酶，称为CBL互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinases，CIPKs)。CIPK在N端含有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶区，并通过其特有的C末端区域(C-terminal region)与CBL互作。通过对已知的基因组数据(包括EST)的扫描分析发现，CBL和CIPK只存在于植物中，说明他们可能是植物所特有的一类基因家族，可能出现于植物的早期进化中。