[发明专利]一种水稻蛋白修复酶编码的基因的克隆及其应用

说明书

本发明涉及植物分子生物学及基因工程技术领域，具体涉及一种于水稻耐储性和种子活力有关的蛋白修复酶(水稻OsPIMT1)基因分离克隆、功能验证及应用。利用Smarter RACE技术克隆出全长cDNA，进而获得OsPIMT1全长基因组序列。突变体检测结果说明缺失OsPIMT1对于种子的耐储性有一定影响。随后构建了OsPIMT1基因的过表达及干扰表达载体，通过农杆菌介导转化粳稻日本晴。转基因后代种子老化结果表明OsPIMT1基因能够提高水稻耐储性和种子活力。

技术领域

本发明涉及植物分子生物学及基因工程技术领域，具体涉及一种于水稻耐储性和种子活力有关的蛋白修复酶(水稻OsPIMT1)基因分离克隆、功能验证及应用。

发明背景

稻米在储藏时由于陈化变质和霉变等每年造成几十亿斤的损失，约占总储量的3％，这不仅影响到国家粮食安全，也对食品安全造成很大的影响。同时，储藏过程中造成的发芽率下降，对水稻育种工作造成的直接和间接经济损失更是不可估量的。选育到耐储存的水稻优良品种对于提高国家粮食安全性和食品安全性是非常重要的。因此，利用现代分子生物学手段挖掘新基因，提高水稻的耐储性和种子活力具有极大的现实意义

蛋白质是生命的物质基础，它是细胞各种生命活动的直接参与者和执行者。生物体生长发育各个阶段都伴随着多种蛋白质的合成、修饰、分解等变化，因此细胞内维持蛋白质结构和功能的稳定，是保障细胞乃至机体正常生长发育所必须的，也是生物体对抗生物和非生物胁迫，在多变的外界环境中幸存的一个重要因素。蛋白质在生物体内都会发生自发的共价键反应，这些氨基酸的共价变化会引起肽链的构象发生改变，而这一过程在胁迫条件下会加剧反应。这些共价损伤的积累是导致机体老化的一共重要原因，生物体常常通过水解异构蛋白再重新合成来降低它们对细胞和组织的影响。尽管如此，一些与老化相关的蛋白共价损伤能够通过另外的途径来修复。一般来说，共价损伤总是较容易发生在极性氨基酸，如天冬氨酸(Aspartic acid，Asp)，天冬酰胺，一些氨基酸的共价损伤能够通过特殊的途径进行逆向修复。蛋白修复异天冬氨酸甲基转移酶(Protein Repair L-isoaspartyl Methyltransferase，PIMT)就能直接修复肽链上的异构天冬氨酸(iso-Aspartic acid，isoAsp)与天冬酰胺，使得肽链能够恢复成正常的空间构象，重新激活其生物活性。PIMT广泛存在于生物体中，从细菌，植物到高等动物，包括人类。在细菌中和线虫中，PIMT能够帮助老化组织对抗环境胁迫，如在高温胁迫中，提高存活率和延长寿命。

在水稻中，没有关于PIMT基因相关的报道，特别是国内对于植物PIMT并没有任何的文献资料，因此，PIMT作为一个重要植物抗逆蛋白，它在水稻中的功能以及应用是值得关注的。在植物领域的研究主要关注PIMT对于种子寿命和耐储性方面，这些研究可能是由于PIMT的修复模式决定，由于其修复蛋白仅仅需要很少的能量和代价就能使变构蛋白活性恢复，因此它在物质和能量有限，新陈代谢较为缓慢的阶段可能发挥更大的作用。以种子为例，种子成熟后，含水量降低，种子内各种成分的含量和形态趋于稳定，当处于休眠后，新陈代谢和细胞活动非常低，然而体内的生命活动没有停止，各种储藏蛋白质发挥着重要的功能维持种子的正常运转以及对抗外界环境的变化。随着种子存储时间的延长以及外界环境，如温度、湿度的变化，必然会引起种子内储藏蛋白的异构，进而导致蛋白失活。种子主要依靠胚乳或子叶提供营养维持机体，随着体内储藏的营养不断的消耗，随之产生次生代谢物和过氧化物必然会对种子造成损伤，进而使种子变质失活。因此，PIMT对于种子内各种蛋白结构的稳定性以及细胞功能的完整性应当具有一定的作用。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种水稻OsPIMT1蛋白的编码基因。

本发明的另一目的在于提供上述水稻OsPIMT1蛋白。

本发明的再一目的在于提供上述水稻OsPIMT1蛋白的编码基因在制备转基因植物中的应用。

附图说明