[发明专利]与植物抗氧化能力相关的ALT1蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种与植物抗氧化能力相关的ALT1蛋白及其编码基因与应用，属于生物技术领域。

背景技术

干旱、盐碱、低温、重金属等非生物胁迫会导致植物细胞内ROS增加。由于ROS的过量积累会产生氧化胁迫，因此，植物为了应对复杂的外界环境，在进化过程中形成了复杂的ROS平衡调控机制。

在正常外界环境条件下，氧分子处于不太活泼的氧化状态。但是，当植物遭受病虫、干旱、盐碱、重金属、UV等生物或非生物胁迫时，植物体内电子传递和氧化还原动态平衡被破坏，细胞内产生的电子很容易使氧化态的氧转变为还原态的氧，产生超氧阴离子(O^2-)、羟自由基(·OH)、单线态氧(1O2)和过氧化氢(H₂O₂)等物质，这些物质被统称为活性氧(reactive oxygen species,ROS)。

植物对非生物胁迫的耐性与自身的抗氧化胁迫能力密切相关，水稻中一些基因通过调控ROS的平衡在应对外界环境胁迫中发挥重要的作用。例如,DST通过调节与H₂O₂平衡相关基因的表达调控体内H₂O₂的积累。DST功能的丧失抑制了H₂O₂清除相关基因的表达，导致H₂O₂在保卫细胞中积累，促使气孔关闭，减少干旱胁迫下水分的流失，从而提高耐旱性。Ning等的研究发现，DSM1可能参与了ROS平衡的调控。甲基紫精(methyl viologen,MV)胁迫处理和3,3’－二氨基联苯胺(3,3’-diaminobenzidine,DAB)染色结果都表明dsm1对氧化胁迫更加的敏感。由此可以推测DSM1可能是通过调节ROS的清除而在水稻的耐旱性中发挥作用。Du等研究表明DSM2主要通过调控叶黄素的循环和ABA的合成在水稻耐旱和抗氧化胁迫中发挥功能。用DAB染色观察sik1、RNAi和过量表达的转基因株系在盐胁迫后的H₂O₂积累情况，发现sik1和RNAi株系受到的氧化伤害程度显著高于过量表达的转基因株系,表明SIK1主要通过增强植株的抗氧化胁迫能力在水稻耐盐中发挥作用。

研究结果表明，植物对氧化胁迫的损伤防御分为3个层次：阻止活性氧的产生、过量活性氧的清除以及损伤DNA的修复。

关于水稻ALT1基因在植物抗氧化胁迫能力和根系活力中的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种与植物抗氧化能力相关的ALT1蛋白及其编码基因与应用。

本发明提供一种蛋白，为如下(1)或(2)所示：

(1)SEQ ID No.4所示的蛋白；

(2)将SEQ ID No.4所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且功能相同的蛋白质。

上述蛋白的编码基因也属于本发明的保护范围。

上述编码基因中，所述编码基因为如下中至少一种：

1)SEQ ID No.3所示的DNA分子；

2)在严格条件下与1)限定的DNA分子杂交且编码所述蛋白质的DNA分子；

3)与1)或2)限定的DNA分子具有90％以上的同一性且编码所述蛋白质的DNA分子。

含有上述任一所述编码基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也属于本发明的保护范围。

一种提高植物抗氧化胁迫能力的方法也属于本发明的保护范围，是将植物中的所述蛋白的编码基因敲除。

一种提高植物根系活力的方法也属于本发明的保护范围，是将植物中的所述蛋白的编码基因敲除。

上述任一所述的方法中，所述敲除是将所述蛋白的编码基因(即SEQ ID No.3所示的DNA分子)自5’末端起第3037位碱基进行缺失。

上述任一所述的方法中，所述植物为水稻。

上述蛋白、上述任一所述的编码基因作为靶点在提高植物抗氧化胁迫能力中的应用也属于本发明的保护范围。

上述蛋白、上述任一所述的编码基因作为靶点在提高植物根系活力中的应用也属于本发明的保护范围。

上述任一所述的应用中，所述植物为水稻。