[发明专利]OTS1蛋白及其编码基因在调控植物对ABA耐受性中的应用

说明书

本发明公开了一种OTS1蛋白及其编码基因在调控植物对ABA耐受性中的应用。本发明所提供的应用为由序列3所示蛋白质在如下任一中的应用：a1)调控植物对ABA耐受性；a2)选育对ABA耐受性降低或提高的植物品种；a3)调控植物的胎萌抗性；a4)选育胎萌抗性提高或降低的植物品种。本发明可应用于将植物激素ABA作为选择性除草剂，通过基因工程手段获得OTS1低表达、抗除草剂转基因作物，实现选择性除草。本发明亦可通过调节OTS1的表达水平控制植物种子的萌发率，通过基因工程手段获得OTS1基因高表达、抗胎萌转基因作物。本发明符合可持续农业发展需求，对于开拓绿色环保、无公害的除草方法等方面具有重要的实用价值和市场前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种OTS1蛋白及其编码基因在调控植物对ABA耐受性中的应用。

背景技术

脱落酸(abscisic acid，ABA)是一种具有倍半萜结构的植物激素，早在20世纪60年代初被人们发现，因其具有促进植物叶片脱落的功能而得名。ABA在植物体内起着重要的作用，ABA能够抑制种子的萌发和幼苗的生长、促进气孔的关闭，调控侧根发育、叶片衰老以及果实成熟等生长和发育过程；另外，ABA在植物应对外界各种逆境胁迫过程中也起着重要作用，例如干旱、冷和高盐等非生物胁迫以及病虫害等生物胁迫。植物ABA信号转导通路分子机制的阐明对调控植物生长、提高作物品质、改良遗传特性、促进现代农业生产发展具有重要的意义。

近30年来，植物中有关ABA信号转导方面的研究取得了很多重大进展，包括ABA受体在内的大量ABA信号转导功能组分相继被鉴定；另外，ABA与其它植物激素间的交叉对话等研究均也取得了重要进展，这些发现有力推动了植物中ABA信号转导调控机理的阐明。到目前为止，研究人员分别鉴定出了三种不同类型的ABA受体：镁螯合酶H亚基CHLH/ABAR、G蛋白偶联受体(GTG1、GTG2)及START超家族中的PYR/PYL/RCAR受体。ABAR是第一个被鉴定出来的植物ABA受体；后续的研究表明，ABAR介导的ABA信号通路是非常复杂的，转录因子WRKY18/40/60及分子伴侣蛋白CPN20参与到ABAR介导的ABA信号通路之中。

SUMO化/类泛素化修饰是一序列酶介导的生化级联反应过程，通过这个酶促反应能够将SUMO蛋白共价连接到靶蛋白上，这些靶蛋白包括细胞蛋白和病毒蛋白。类泛素化修饰的整个过程包括了多步酶促反应，参与反应的酶有：异源二聚的活化酶SAE1/2、结合酶Ubc9及SUMO连接酶。在生物学功能方面，类泛素化和泛素化有着很大的差别；泛素化主要是将靶蛋白贴上泛素标签，然后通过蛋白酶体将靶蛋白酶降解。类泛素化修饰的蛋白并不被蛋白酶体识别；一些实验证据显示，SUMO通过与泛素竞争赖氨酸活性位点从而阻断降解过程；另外，还有研究证明，经过SUMO修饰的蛋白能够被特异的SUMO依赖性泛素化酶识别来促进泛素化修饰。除了影响蛋白质的稳定性外，研究发现，SUMO还能够通过对转录因子修饰或者直接修饰DNA分子来进行转录水平调节；其中，大多数转录因子由于转录激活区域被SUMO修饰从而降低了转录活性(可能是由于转录因子的稳定性降低或者亚细胞定位的改变导致)；也有少数的转录因子因为SUMO修饰而导致转录活性升高，例如热激蛋白、Oct4和Smad4。另外，类泛素化修饰在RNA加工、染色质重组、基因组保留、核质运输等方面也起着重要的作用。

去类泛素化是指从靶蛋白上除去SUMO的过程，该过程是由SENP异肽酶成员催化完成。SENPs在体内具有双重的生物活性：SENPs一方面参与SUMO的成熟过程，另一方面可以催化靶蛋白的去类泛素化过程。SENP家族由6个成员组成：SENP1-3和SENP5-7；在哺乳动物细胞内，各个成员具有不同的亚细胞定位：SENP1定位于PML核小体；SENP6定位于细胞质；SENP3定位于核仁；SENP2定位于核孔复合体。SENP家族成员的多样性和不同的亚细胞定位显示细胞内的类泛素化是一个可逆的动态过程。OTS1(OVERLY TOLERANT TO SALT1)是植物中重要的去类泛素化酶，在拟南芥tair网站上的基因号为At1g60220(https://www.arabidopsis.org/)，该基因在响应干旱胁迫及盐胁迫过程中起着重要的作用。