[发明专利]一种牡丹PseIF5A基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学、生理学以及基因工程等领域，具体涉及一种牡丹PseIF5A基因及其应用，特别涉及一种在牡丹中表达的PseIF5A(牡丹真核生物翻译起始因子：Paeonia suffruticosa Andr.，PseIF5A)的克隆，转基因载体的构建，烟草的转化，以及所述牡丹PseIF5A基因在提高转基因植物的冷胁迫抗性中的应用。

背景技术

真核生物起始因子5A(eIF5A)是真核生物中目前发现的唯一一种含有特殊氨基酸残基-赖氨酸残基(hypusine)的高度保守性蛋白质。该赖氨酸残基是通过翻译后的两步修饰而成，参与这两步修饰的酶分别是脱氧羧腐胺赖氨酸合酶(deoxyhypusine synthase，DHS)(EC 2.5.1.46)和脱氧羟腐胺赖氨酸羟化酶(deoxyhypusine hydroxylase，DHH)(EC1.14.99.29)。成熟的eIF5A是经过赖氨酸残基翻译后修饰才起作用。

eIF5A是最早在哺乳动物的血红细胞中被发现，因其能在体外实验中促进翻译起始阶段第一个肽键的形成，因而被命名为翻译起始因子。然而，近期的研究发现eIF5A在细胞内其实主要参与翻译的延伸过程。eIF5A虽然在真核细胞中高度保守且组成型表达，然而，有研究表明敲除eIF5A基因的细胞的蛋白合成量仍能占同类正常细胞蛋白合成量的70％，这说明eIF5A并非所有蛋白合成过程所必需的因子，而可能只是在某些特殊代谢途径中合成蛋白所需。此外，还发现eIF5A作为一种核质穿梭蛋白，从核内向胞质中转运某些特殊mRNAs并参与其翻译过程。

在植物中，已经克隆出eIF5A基因的物种有紫花苜蓿、烟草、玉米、番茄、水稻和拟南芥。Wang等人(Wang T W等，Plant Mol Biol，2003)发现抑制拟南芥和番茄的DHS基因的表达能延缓植物的衰老，这意味着eIF5A有可能参与了植物细胞的程序性死亡途径。拟南芥中已知有三个eIF5A同源基因，其中，AteIF5A-1被证明参与植物木质部的发育过程，AteIF5A-2则在细胞的生长发育及程序性死亡过程中均发挥关键作用。然而，虽然eIF5A已经被证明参与翻译延伸，mRNA转运以及细胞的生长发育和程序性死亡，但在高等植物中，对其生理生化功能的研究报道仍然甚少。

牡丹(paeonia suffructicosa)是我国特有的木本名贵花卉，是中国国花，有数千年的自然生长和两千多年的人工栽培历史。牡丹素有国色天香、花中之王的美称，是重要的园林观赏花卉之一。随着生活水平的提高，园林观赏植物越来越受到人们关注，研究观赏植物对温度逆境抗性的遗传机制有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牡丹PseIF5A基因及其应用，将该牡丹PseIF5A基因转化烟草，可以提高转基因烟草的冷胁迫抗性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种牡丹PseIF5A基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，长度为480bp。

所述的牡丹PseIF5A基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，由159个氨基酸残基组成，分子量为17335.92道尔顿，pI为6.122。

一种牡丹PseIF5A基因在提高转基因烟草的冷胁迫抗性中的应用。将本发明所述牡丹PseIF5A基因的开放阅读框连接于载体pCAMBIA11300中，获得重组表达载体pCAMBIA11300-PseIF5A，并转化农杆菌GV3101，以农杆菌浸染法(叶盘法)转化烟草叶片，得到转基因烟草。结果显示转基因烟草(pCAMBIA1300-PseIF5A)比野生型烟草(CK)具有更强的冷胁迫抗性。

在本发明中，术语“牡丹PseIF5A基因的开放阅读框”指编码完整的牡丹PseIF5A蛋白的核苷酸序列，如SEQ ID NO.1中第1-477位的核苷酸序列。

本发明的有益效果：

1、本发明首次从牡丹中克隆出如SEQ ID NO.1所示的PseIF5A基因，在核苷酸水平上，PseIF5A基因与葡萄真核生物翻译起始因子基因2(eukaryotic translation initiation factor5A-2-like)基因的mRNA编码序列有80％的同源性。在氨基酸水平上，PseIF5A基因与葡萄真核生物翻译起始因子基因2蛋白质的氨基酸残基有86％的相似性。