[发明专利]漾濞大泡核桃富含脯氨酸蛋白基因JsPRP1及应用

说明书

技术领域

本发明涉及分子生物学以及基因工程相关技术研究领域，特别是具有抗真菌活性的漾濞大泡核桃富含脯氨酸蛋白基因JsPRP1及应用。

背景技术

植物在整个生长期内都有可能遭受病原菌的侵染。在种数繁多的植物病害中，真菌病害约占植物病害的70~80%。兴起于20世纪初期的经典遗传学使人们能够通过杂交育种成功地培育出抗病新品种，从而大幅度地提高粮食产量。然而，常规育种具有周期长、费时费力、有利变异少等缺点，不能从根本上解决植物病害难题。近年来，随着分子生物学理论和技术的不断发展，使人们不但能够从分子水平上深入认识植物与病原物相互作用的机制，而且还可以通过基因工程快速和高效地培育抗病作物新品种。

植物细胞明显区别于动物细胞的特征之一就是具有细胞壁。植物细胞壁是一个高度复杂和动态的结构，它们决定细胞的大小和形状，在增强植物细胞的机械强度、调控细胞的生长速度、物质运输、细胞间信息传递等方面起着非常重要的作用。此外，植物细胞壁还构成了阻止病原体入侵的第一道结构屏障。植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶和蛋白质组成。蛋白质占细胞壁干重的10%左右。细胞壁蛋白质主要由结构蛋白和酶蛋白组成，结构蛋白被认为形成一个独立的决定壁结构的网络进而辅助细胞壁装配，这些蛋白质在结构上高度重复，富含特定的一两种氨基酸(许文亮, 黄耿青, 王秀兰, 汪虹, 李学宝. 一类新的编码PRPs基因的分离及其在棉花纤维等组织细胞中的表达. 生物化学与生物物理进展. 2007, 34: 509–517.)。

富含脯氨酸蛋白(proline-rich protein, PRP)是一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的细胞壁结构蛋白，它们最先发现于胡萝卜贮藏根中，被认为是外界伤害的诱导产物(Chen J, Varner JE. Isolation and characterization of cDNA clones for carrot extensin and a proline-rich 33-kDa protein. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1985,82: 4399–4403.)。植物富含脯氨酸蛋白可以分为三类：杂合的富含脯氨酸蛋白(HyPRPs)，包含POVEKPOVXK重复序列的PRPs以及NHyPRP蛋白(Huang G, Gong S, Xu W, Li P, Zhang D, Qin L, Li W, Li X. GhHyPRP4, a cotton gene encoding putative hybrid proline-rich protein, is preferentially expressed in leaves and involved in plant response to cold stress. Acta biochimica et biophysica Sinica. 2011, 43: 519–527.)。

PRPs的表达具有组织器官特异性，并受发育阶段及环境因素的调节。Wyatt等在大豆中发现了3个编码PRPs的基因：SbPRP1、SbPRP2和SbPRP3，尽管在核苷酸和氨基酸序列上显示很高的同源性，但它们的表达特性具有较大差异。SbPRP1在大豆下胚轴的韧皮部和木质部表达，在下胚轴成熟区和伸长区的表皮细胞中也有表达；SbPRP2在下胚轴维管组织的皮层细胞中和成熟种子的内珠被中表达；SbPRP3在下胚轴快速伸长区中柱的内胚层细胞中和叶子的表皮细胞中表达 (Wyatt RE, Nagao RT, Key JL. Patterns of soybean proline-rich protein gene expression. The Plant Cell Online. 1992, 4: 99–110.)。 GmPRP2p-1062是大豆(Glycine max) GmPRP2的启动子，在大豆的毛状根和拟南芥的根中优先表达(Chen L, Jiang B, Wu C, Sun S, Hou W, Han T. GmPRP2 promoter drives root-preferential expression in transgenic Arabidopsis and soybean hairy roots. BMC plant biology. 2014,14: 245.)。