[发明专利]植物脱水应答元件编码蛋白及其编码基因在耐低氮胁迫中的应用

说明书

本发明公开了植物脱水应答元件编码蛋白及其编码基因在耐低氮胁迫中的应用。本发明提供的植物脱水应答元件编码蛋白为如下A1)、A2)或A3)：A1)氨基酸序列是序列1的蛋白质；A2)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；A3)在A1)或A2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。实验证明，向植物中导入本发明植物脱水应答元件编码蛋白基因的表达盒使植物中表达植物脱水应答元件编码蛋白后，植物的耐低氮能力增强，说明植物脱水应答元件编码蛋白及其编码基因可以调控植物的耐低氮性，可用于培育耐低氮植物。

技术领域

本发明涉及生物技术领域中，植物脱水应答元件编码蛋白及其编码基因在耐低氮胁迫中的应用。

背景技术

干旱、高盐及低温等逆境胁迫都会影响植物的正常生长和发育。了解植物对逆境条件的应答与信号传导机制，提高植物特别是作物的抗逆性是作物遗传研究和品种改良的重要任务之一。

在逆境胁迫下植物体内会产生一系列应答反应，伴随着许多生理生化及发育上的变化。阐明植物对逆境的反应机制，将为植物抗逆的分子育种提供科学的理论基础。研究表明，植物在水分亏缺引起植物损伤之前，就能对干旱作出包括信号转导、基因表达和代谢调节在内的适应性调整并继续生长和发育。基因与环境是调节植物生长发育的两个基本因素，探索环境条件如何调控植物的基因表达，以及环境条件对植物体内的生理功能变化的影响已成为植物遗传育种学家的最大挑战，这正是信号转导(Signal transduction)机制研究的热点问题。

植物的许多基因已被证明受非生物逆境胁迫的诱导，这些基因的表达产物有的在抗逆性中直接发挥功能，有的负责调控下游基因的表达和逆境信号的传导。与胁迫相关的基因产物可以分为两大类：第一类基因编码的产物包括离子通道蛋白、水通道蛋白、渗透调节因子(蔗糖、脯氨酸和甜菜碱等)合成酶等直接参与植物胁迫应答的基因产物；第二类基因编码的产物包括参与胁迫相关的信号传递和基因表达调节的蛋白因子，如蛋白激酶、转录因子等。其中，转录因子在植物胁迫应答的基因表达调控中起着重要作用。

转录因子也称为反式作用因子，是能够与真核基因启动子区域中顺式作用元件发生特异性作用的DNA结合蛋白，通过它们之间以及与其它相关蛋白之间的相互作用，激活或抑制转录。转录因子的DNA结合区决定了它与顺式作用元件结合的特异性，而转录调控区决定了它对基因表达起激活或是抑制作用。此外，其自身活性还受到核定位及寡聚化等作用的影响。

目前已知在植物中与胁迫相关的转录因子主要有：具有AP2结构域的AP2(APETALA2)/EREBP(乙烯应答元件结合蛋白，ethylene responsive element bindingprotein)转录因子家族、含有碱性区域和亮氨酸拉链的bZIP(basic region/leucinezipper motif transcription factors)类转录因子、含有保守的WRKY氨基酸序列的WRKY转录因子家族、含有碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)和亮氨酸拉链的MYC家族和具有色氨酸簇(Trp cluster)的MYB家族。这五个转录因子家族，除WRKY家族不参与植物的水胁迫反应外，其它四个家族均参与调节植物对干旱、高盐和低温等的逆境胁迫反应。其中，AP2/EREBP类转录因子在高等植物中广泛存在，它是植物所特有的一类转录因子，近年来，在拟南芥、烟草、玉米、水稻和油菜中均有报道，这表明AP2/EREBP类转录因子在高等植物中普遍存在并具有重要作用。