[发明专利]ZmG2在提高植物强光胁迫抗性和产量中的应用

说明书

本发明公开了ZmG2在提高植物强光胁迫抗性和产量中的应用。本发明提供的ZmG2为如下A1)、A2)或A3)：A1)氨基酸序列是序列4的蛋白质；A2)将序列表中序列4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，本发明的ZmG2及其编码基因可以提高植物抵御高光抑制的能力以及生物量与产量：向植物中导入ZmG2的编码基因得到的转基因植株与野生型植物相比植物抵御高光抑制的能力以及生物量与产量均得到提高。

技术领域

本发明涉及生物技术领域中，ZmG2在提高植物强光胁迫抗性和产量中的应用。

背景技术

光是地球上植物进行光合作用的能量来源，但是当植物光合机构吸收的光能超过光合作用所能利用的量时，过剩的光能引起光能转化效率的下降，甚至会引起光合机构的光氧化损害，这称为光抑制现象。在没有其它环境胁迫的条件下，光抑制可以使植物的光合生产力降低10％以上。光抑制主要发生在光合元件的光系统II(PSII)中，特别是在高温干旱的环境中，光抑制是植物抵御外界胁迫的保护性反应。

光抑制包括了光保护和光破坏两方面，主要表现为PSII的最大光化学效率(以荧光参数Fv/Fm表示)和光合效率的降低，光抑制的程度取决于光合机构保护机制的修复与PSII反应中心破坏两方面的平衡状态。PSII反应中心D1蛋白是PSII的核心蛋白，是强光对光合机构破坏的主要靶点。光抑制导致D1蛋白被氧化失活，并最终使其降解，同时D1蛋白又是叶片中周转代谢最快的蛋白，正常条件下其半衰期仅20-30min，通过不停的周转来维持其动态平衡。研究表明，强光直接抑制D1蛋白的生物合成，使其修复速率低于降解速率，会累积光损伤，加剧光抑制程度。当光能过剩时，以非光化学淬灭(NPQ)为主要形式的热耗散是有效保护植物免受高光抑制的重要途径，Demmig-Adams等研究证实叶黄素循环在光抑制中具有调节过剩光能耗散的重要作用。

植物在长期进化过程中通过其结构进化、光合途径的改变和提高光合运转等来调节保护光抑制，其中C₄植物光合循环保持较高电子传递效率、减轻光抑制，对光抑制的保护最有效。强光对光抑制的影响效果非常明显，中午阳光最强烈，而相应的C₃植物光合速率有明显的下降。C₃作物水稻在其生育期内，特别是在后期抽穗灌浆期间需要消耗大量的能量，而由于高光照引起的光抑制和光氧化伤害，可导致叶片光合能力下降、灌浆不良，并直接引起产量的下降。因此如何通过提高水稻对由于高光引起光抑制的抵御能力，充分有效地利用光能资源，是进一步提升植物产量、实现稳产高产的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种来自于玉米(Zea mays L.)的蛋白质(其名称为ZmG2)在提高植物强光胁迫抗性和产量中的应用。

本发明首先提供了ZmG2或调控ZmG2活性或含量的物质的下述任一应用：

D1)调控植物产量或制备调控植物产量的产品；

D2)调控植物光胁迫抗性或制备调控植物光胁迫抗性的产品；

D3)调控植物D1蛋白运转能力或制备调控植物D1蛋白运转能力的产品；

D4)调控植物D1蛋白含量或制备调控植物D1蛋白含量的产品；

D5)培育产量提高植物或制备培育产量提高植物的产品；

D6)培育光胁迫抗性提高植物或制备培育光胁迫抗性提高植物的产品；

D7)培育D1蛋白运转能力提高植物或制备培育D1蛋白运转能力提高植物的产品；

D8)培育D1蛋白含量提高植物或制备培育D1蛋白含量提高植物的产品；

ZmG2为如下A1)、A2)或A3)：