[发明专利]嗜热自养甲烷杆菌MTH1745基因在提高植物耐逆性能中的应用

说明书

本发明公开了一种嗜热自养甲烷杆菌(Methanothermobacter thermoautotrophicum)MTH1745基因在提高植物耐逆性能中的应用，所述的嗜热自养甲烷杆菌MTH1745基因的碱基序列如SEQ ID NO.3所示。本发明将嗜热自养甲烷杆菌MTH1745基因导入拟南芥和水稻，显著提高了植物的耐逆(高温、高盐、重金属胁迫)性能，为开发新型转基因植物奠定了基础。

技术领域

本发明涉及功能基因组学领域，尤其涉及一种嗜热自养甲烷杆菌(Methanothermobacter thermoautotrophicum)MTH1745基因在提高 植物耐逆性能中的应用。

背景技术

维生素C,又名抗坏血酸(L一Ascothatoacid,AsA)是植物体内主要 的抗氧化物质,存在于大多数植物绿色组织中,在植物的生长和代谢过 程中起着重要作用。植物中AsA的重要性不仅在于它为不能正常合 成AsA的少数动物(包括人类)提供丰富的维生素C源；而且近年来的 研究发现,AsA对于植物自身的抗氧化作用、光合保护以及调节生长 发育等都具有非常重要的生理功能。通过基因工程技术提高植物AsA 含量,改良植物营养品质和抗性是分子育种新的发展方向之一。AsA 的代谢工程研究正在逐渐开展,但是缺乏对代谢途径中基因的系统评 价。

蛋白质二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI)，是硫氧 还蛋白超家族的一员，位于内质网腔。前期研究发现PDI具有催化蛋 白形成二硫键和催化错配二硫键重排的功能，进一步研究发现PDI 还具有分子伴侣活性和参与新陈代谢的功能(Ding X,LvZ M,Zhao Y, et al.MTH1745,a protein disulfide isomerase-like protein fromthermophilic archaea,Methanothermobacter thermoautotrophicum involving instress response[J].Cell Stress and Chaperones,2008,13: 239-246.)。王天宇实验室克隆了玉米PDI基因，Northern分析显示， 该基因受干旱、冷、ABA和盐等逆境胁迫诱导表达(Liu Y H,Wang X T,Shi Y S,et al.Expression and characterization of a proteindisulfide isomerases in Maize(Zea Mays L.)[J].Chinese Journal of Biochemistryand Molecular Biology,2009,25(3):229-234.)。

MTHl745能减少热诱发的柠檬酸合成酶的聚集23％，表明其具 有分子伴侣活性(Ding X,Lv Z M,Zhao Y,et al.MTH1745,a protein disulfide isomerase-likeprotein from thermophilic archaea, Methanothermobacter thermoautotrophicuminvolving in stress response[J].Cell Stress and Chaperones,2008,13:239-246.)。

近年来,随着植物基因组学的发展,代谢工程不再仅仅具有理论上 的可行性,而是已经实际上成为了改造物种的有力工具。利用基因组 学的研究进展作为指导,快速克隆植物营养代谢途径相关酶的基因,进 而阐明和调控植物微量营养物质的代谢途径,并利用代谢工程的方法 提高植物营养价值的策略就是Della等(1999)提出的营养基因组学的 概念。这为寻找生产植物源AsA的新方法提供了一个新的方向。

在先前的研究中，发明人将嗜热自养甲烷杆菌MTH1745基因转 入到植物当中，以其提高织物的耐逆性能。

发明内容