[发明专利]降低细胞胁迫伤害及改善超低温保存效果的Y2SK2脱水素

说明书

本发明公开了一种降低细胞胁迫伤害及改善超低温保存效果的Y₂SK₂脱水素；此蛋白具有清除活性氧降低细胞胁迫伤害的能力，可有效改善细胞的冻后恢复生长率，明显提升超低温保存效率。具体方法是应用原核表达的方法富集纯化百子莲Y₂SK₂型脱水素蛋白(ApY₂SK₂)，应用Fenton反应证明ApY₂SK₂对ROS代谢的调控作用，利用植物超低温保存评价模型验证ApY₂SK₂对植物细胞超低温保存的改善效果。具体包括：在超低温玻璃化溶液中添加2μmol/L ApY₂SK₂蛋白，使植物冻后存活率提高了1倍以上。本发明中公开的方法对清除活性氧、降低细胞胁迫伤害、提升细胞超低温保存冻后活性与保存效率优化显著。

技术领域

本发明涉及植物材料的保存领域，具体涉及一种可以降低植物细胞胁迫伤害，优化植物玻璃化超低温保存效果的Y₂SK₂型脱水素蛋白。

背景技术

超低温保存是将生物材料保存在-80℃以下低温的生物技术。被保存材料的细胞分裂、生长代谢活动几乎完全停止，处在相对稳定的生物学状态，能够被长期保存，且能最大程度的保存其遗传稳定性，是目前唯一不需要连续继代的中长期保存种质资源的技术。玻璃化法超低温保存是将细胞或组织置于由一定比例的渗透性和非渗透性保护剂组成的玻璃化溶液中，使材料及其玻璃化溶液在足够快的降温速率下固化成非结晶的玻璃化态，并以这种玻璃态在低温下保存。玻璃化法因操作简单快捷，成本低，适宜保存种类广泛，保存材料遗传性稳定，保存效果好等优点，是用于种质资源中长期保存的优良方法。但在超低温保存过程中，植物组织或细胞也会面临严重的渗透脱水、ROS氧化胁迫、离子毒害、致命冰晶等多种胁迫伤害，会导致植物细胞的死亡。因此，通过外源保护类物质优化超低温保存体系，是保护植物材料提高保存效率的有效途径，对离体细胞中长期离体保存具有重要理论意义与应用价值。拟南芥幼苗是植物超低温保存基础研究的重要材料。通过统计其冻后恢复生长率可以快速评价外源添加物质对植物材料的保护作用及超低温保存体系的优化效果。

脱水素(Dehydrin)属于细胞胚胎发育晚期丰度蛋白第二族(group II of LateEmbryogenesis Abundant proteins,LEAII)，具有高亲水性、无序性和抗氧化性的特点。通常在植物胚胎发育晚期的种胚中大量富集积累，相关研究发现脱水素蛋白具有防止蛋白变性、稳定质膜结构、结合过剩离子、缓解胁迫伤害等功能，是一类与植物细胞严重脱水密切相关的保护类蛋白。脱水素蛋白特殊的保护功能具有重要的应用潜力，但目前并没有在相关技术领域进行开发应用。

发明内容

鉴于以上所述技术背景，本发明的目的在于提供一种降低细胞胁迫伤害及改善超低温保存效果的Y₂SK₂脱水素；本发明在获得百子莲脱水素蛋白ApY₂SK₂编码基因的基础上，利用该蛋白具有热稳定性的特点与生物工程的方法，提供一种高效诱导并纯化 ApY₂SK₂脱水素蛋白的方法，并将纯化后蛋白通过外源添加的方式应用于超低温保存体系领域，ApY₂SK₂脱水素对于优化植物超低温保存技术具有安全性及广谱性作用，同时验证了ApY₂SK₂能有效清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)，减少保存过程中的氧化胁迫对植物造成的伤害。本发明具体是提供一种具有抗氧化作用的蛋白，优化现有超低温保存技术体系，提升了植物材料的超低温保存效果，可以应用于植物种质资源的长期稳定保存。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明涉及一种百子莲脱水素蛋白ApY₂SK₂在植物细胞抗氧化保护中的用途。