[发明专利]玉米甲硫氨酸亚砜还原酶基因ZmMSRB3及应用

说明书

玉米甲硫氨酸亚砜还原酶基因ZmMSRB3，及应用于分子生物学和生物技术域,ZmMSRB3的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示；一种耐冷玉米自交系蛋氨酸亚砜还原酶ZmMSRB3，由ZmMSRB3基因编码，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示；一种植物表达载体，含有耐冷玉米自交系W9816甲硫氨酸亚砜还原酶基因ZmMSRB3；构建了植物表达载体并转化拟南芥，通过冷胁迫后观测转基因拟南芥的表型、萌发率等性状，结果表明耐冷玉米自交系W9816甲硫氨酸亚砜还原酶基因ZmMSRB3可提高拟南芥的耐冷性。

技术领域

本发明属于分子生物学和生物技术领域，具体为玉米甲硫氨酸亚砜还原酶基因ZmMSRB3及应用。

背景技术

作物经常会受到各种各样的非生物胁迫，例如干旱、盐、低温等，严重制约了作物的种植区域，甚至导致产量下降。玉米已被证明是对环境最具适应性的作物之一。但玉米生长发育及产量依旧会受到多种非生物胁迫的影响。其中，东北地区寒冷胁迫是影响玉米产量的主要非生物胁迫之一，当玉米遭受长时间寒冷胁迫时，会导致玉米植株生长发育受到不同程度上的损害、叶片冻伤甚至死亡，影响玉米早期的生长发育从而导致玉米产量下降，因此对玉米抗冷基因的挖掘和研究变得尤为重要，为玉米的分子育种奠定理论基础。

甲硫氨酸亚砜还原酶基因存在于绝大多数生物体中，编码一种甲硫氨酸亚砜还原酶蛋白(methionine sulfoxide reductase)，是已知的最大蛋白家族之一。众所周知，生物体正常有氧代谢以及遭受胁迫危害时，会不可避免的产生ROS，ROS具有高度的反应的活性，能够造成DNA、RNA、氨基酸、蛋白质及脂质等生物大分子的氧化损伤。其中半胱氨酸、甲硫氨酸等含硫氨基酸尤其容易受到ROS的氧化，从而发生结构的改变甚至功能的丧失。尽管生物体经过长期的进化过程形成了酶促和非酶促的ROS清除系统来减少细胞内的ROS积累，但是仍然有许多ROS从清除系统中逃脱，而半胱氨酸和甲硫氨酸由于具有含硫残基，极易受到ROS的氧化，生物体中过多的ROS能够氧化半胱氨酸和甲硫氨酸的含硫残基进而影响蛋白质大分子的结构与功能。甲硫氨酸的氧化产物被称为甲硫氨酸亚砜(MetSO)，由于甲硫氨酸是一个手性分子，具有旋光性，氧化后的硫原子是一个手性原子，存在两种构型，互为同分异构体，分别称为S型甲硫氨酸亚砜(Met-S-SO)和R型甲硫氨酸亚砜(Met-R-SO)。

值得庆幸的是，这些反应均是可逆的，MetSO可在甲硫氨酸亚砜还原酶作用下，由氧化态的甲硫氨酸亚砜还原为Met。MSR不但可将游离型的MetSo还原，还可以将肽型的MetSo还原为Met，从而修复受损的氨基酸或蛋白质，恢复其功能。

尽管目前对MSR的研究越来越多，但是主要集中在动物方面，在植物方面的研究主要体现在拟南芥、水稻和小麦中，对于MSR功能的研究也大都体现在抗盐抗旱等方面。ZmMSRB3基因在玉米中的研究相对较少，且玉米中该基因的耐冷功能研究未见报道，耐冷机制尚未明确。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

因此，本发明的目的是(1)提供了一种DNA序列，其是在耐冷玉米自交系W9816中克隆得到的甲硫氨酸亚砜还原酶基因，命名为ZmMSRB3；(2)提供玉米甲硫氨酸亚砜还原酶基因ZmMSRB3在拟南芥抗冷基因工程方面的应用。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

玉米甲硫氨酸亚砜还原酶基因ZmMSRB3及应用，其核苷酸序列如序列表中SEQ IDNO：1所示

SEQ ID NO.1的序列

(i)序列特征：(A)长度：654bp；(B)类型：核苷酸；(C)链性：单链。

(ii)分子类型：核苷酸