[发明专利]扁蓿豆脱水蛋白基因及其应用

说明书

本发明涉及一种扁蓿豆脱水蛋白基因，该基因为MrDHN3编码基因，来源于扁蓿豆，它具有序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；或者具有序列表中SEQ ID NO.1中因一个或多个碱基的缺失、插入或替换而形成的具有功能活性的等位基因；或者具有序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸残基序列的蛋白质；或者具有序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加但含1个一系列丝氨酸(Ser)残基的S‑片段和2个富含赖氨酸残基的K‑片段(EKKGIMDKIKEKLPG或其衍生物)且具有与SEQ ID NO.2氨基酸残基序列相同活性的由SEQ ID NO.2衍生的蛋白质。本发明所获得的基因可用于改良植物和微生物的抗盐和耐热性。

技术领域

本发明涉及生物基因工程技术领域，尤其涉及扁蓿豆脱水蛋白基因及其应用。

背景技术

脱水蛋白属于晚期胚胎发生丰富蛋白（late embryogenesis abundant protein）LEAII家族。脱水蛋白最初在种子中发现，随后的研究表明脱水蛋白广泛分布于藻类、酵母、线虫、蓝细菌以及高等植物的各个组织和器官中。干旱、低温和高盐等引起脱水的环境因素以及脱落酸（ABA）均能诱导其在细胞中的表达。脱水蛋白含有至少一个保守的富含赖氨酸的基序K-片段(EKKGIMDKIKEKLPG 或其衍生物)，它们常形成双亲性（亲水亲脂）的螺旋结构。有些脱水蛋白通常还包含Y-片段和S-片段，Y-片段通常以1-3个重复形式(T/VDEYGNP)出现在脱水蛋白的N-端，S片段由一系列丝氨酸(Ser)残基组成。基于Y，S，K片段出现的类型和数量可将脱水蛋白分为5个亚家族：YnSKn， SKn，Kn，YnKn和KnS。

脱水蛋白在细胞内的功能与细胞脱水保护有关。通过转基因技术，将大麦脱水蛋白基因ZmDHN2b转入烟草，转基因植株的抗低温能力提高；拟南芥中超表达小麦DHN-5基因可以增强其对盐和渗透胁迫的抗性；小麦脱水蛋白基因WCOR410过表达能够增强草莓的抗冻性。因此，脱水蛋白可能是包括植物、细菌以及低等动物细胞获得脱水耐受性的决定性因素之一，尽管其具体的机制尚不清楚。同时，脱水蛋白基因也在植物干旱、低温、高盐等非生物胁迫抗性改良中具有重要的潜在应用价值。

除了植物遗传转化试验以外，大肠杆菌和酵母等异源表达系统也被广泛用于脱水蛋白的鉴定。过表达大豆LEA3家族中的一个PM2蛋白和KS型脱水蛋白SLT1629能够明显提高到大肠杆菌可提高大肠杆菌抗盐能力；将大麦脱水蛋白引入酵母后可以使其获得对高盐胁迫的耐受性。因此，利用酵母、大肠杆菌表达系统可以作为鉴定脱水蛋白的有效体系。

扁蓿豆Medicago ruthenica (L.)广泛分布于西伯利亚，蒙古和我国的北方高纬度高寒地区，多生长于山坡草地处，对逆境具有极强的耐受性，是唯一能够在高海拔极端高寒地区正常越冬的苜蓿属多年生豆科牧草。目前只有零星扁蓿豆脱水蛋白基因克隆的报道，但尚无对其抗逆功能鉴定的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改良植物和微生物抗盐及耐热性的扁蓿豆脱水蛋白基因。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该基因在改良植物和微生物抗盐及耐热方面的应用。

为解决上述问题，本发明所述的扁蓿豆脱水蛋白基因，其特征在于：该基因为MrDHN3编码基因，它具有序列表中SEQ ID NO.1第1位到890位所示的核苷酸序列。

所述基因具有序列表中SEQ ID NO.1第1位到890位中因一个或多个碱基的缺失、插入或替换而形成的具有功能活性的等位基因。

所述基因具有序列表中SEQ ID NO.2第1位到221位所示的氨基酸残基序列的蛋白质。