植物耐逆性相關蛋白GmNF-YC9及其編碼基因與應用的製作方法
2023-05-03 15:48:21 1
植物耐逆性相關蛋白GmNF-YC9及其編碼基因與應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種植物耐逆性相關蛋白GmNF-YC9及其編碼基因與應用。實驗證明，將序列表序列2中第34位至第897位核苷酸序列所示DNA分子的重組表達載體pBI121-GmNF-YC9轉化擬南芥得到的T3代純合轉基因植株，在耐旱性實驗中的存活率為90.2%，而野生型植株和轉空載體植株的存活率分別為27.2%和28.4%；在耐鹽萌發率實驗中的萌發率為90.4%，而野生型植株和轉空載體植株的萌發率分別為65.8%和66.2%。本發明所提供的GmNF-YC9蛋白及其編碼基因在提高植物抗逆性方面具有重要意義。
【專利說明】植物耐逆性相關蛋白GmNF-YC9及其編碼基因與應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物【技術領域】中的一種耐逆性相關的蛋白及其編碼基因和應用，特別是一種植物耐逆性相關蛋白GmNF-YC9及其編碼基因與應用，該蛋白質GmNF_YC9來源於大豆，具有提高植物耐旱性和耐鹽性的能力。
【背景技術】
[0002]乾旱、高鹽和低溫等逆境脅迫嚴重製約著大豆的生長、發育。因此，了解大豆對逆境條件的應答與信號傳導機制，提高大豆品種的抗逆性，成為大豆遺傳研究及品種改良的重要任務之一。
[0003]在逆境脅迫下植物體內會產生一系列應答反應，伴隨著許多生理生化及發育上的變化。明確植物對逆境的反應機制，將為抗逆基因工程研究和應用提供科學論據。目前，植物抗逆性研究已逐漸深入到細胞、分子水平，並與遺傳學和遺傳工程研究相結合，探索用生物技術來改進植物生長特性，其目的是提高植物對逆境的適應能力。
[0004]在乾旱、高鹽和低溫等環境脅迫的逆境條件下，植物能夠在分子、細胞和整體水平上做出相應的調整，以最大程度上減少環境所造成的傷害並得以生存。許多基因受脅迫誘導表達，這些基因的產物不僅能夠直接參與植物的脅迫應答，而且能夠調節其它相關基因的表達或參與信號傳導途徑，從而使植物避免或減少傷害，增強對脅迫環境的抗性。與脅迫相關的基因產物可以分為兩大類:第一類基因編碼的產物包括離子通道蛋白、水通道蛋白、滲透調節因子(蔗糖、脯氨酸和甜菜鹼等)合成酶等直接參與植物脅迫應答的基因產物；第二類基因編碼的產物包括 參與脅迫相關的信號傳遞和基因表達調節的蛋白因子，如蛋白激酶、轉錄因子等。其中，轉錄因子在植物脅迫應答的基因表達調控中起著重要作用。
[0005]轉錄因子也稱為反式作用因子，是能夠與真核基因啟動子區域中順式作用元件發生特異性作用的DNA結合蛋白，通過它們之間以及與其它相關蛋白之間的相互作用，激活或抑制轉錄。轉錄因子的DNA結合區決定了它與順式作用元件結合的特異性，而轉錄調控區決定了它對基因表達起激活或是抑制作用。此外，其自身活性還受到核定位及寡聚化等作用的影響。
[0006]目前已知在植物中與脅迫相關的轉錄因子主要有:具有AP2結構域的AP2 (APETALA2)/EREBP (乙烯應答兀件結合蛋白，ethylene responsive element bindingprotein)轉錄因子家族、含有鹼性區域和亮氨酸拉鏈的bZIP (basic region/leucinezipper motif transcription factors)類轉錄因子、含有保守的WRKY胺基酸序列的WRKY轉錄因子家族、結合CCAAT-box的主要核轉錄因子的CBF (CCAAT binding factor)類轉錄因子、含有鹼性螺旋-環-螺旋(bHLH)和亮氨酸拉鏈的MYC家族和具有色氨酸簇(Trpcluster)的 MYB 家族。
[0007]NF-Y是一類結合順式作用元件CCAAT-box的轉錄因子，特異的識別並結合許多真核生物組成型、誘導性和細胞周期依賴性基因的啟動子或增強子中的順式作用元件CCAAT-box,進而在轉錄水平調控這些基因的表達。NF-Y是由NF_YA、NF_YB和NF-YC三個不同亞基組成的雜合三聚體。NF-YB蛋白與NF-YC蛋白通過彼此的HFM保守域，採用頭尾相接的方式形成異源二聚體互作平臺，吸引NF-YA蛋白結合到這個二聚體平臺從而形成具有活性的異源三聚體核轉錄因子。NF-Y通過NF-YA亞基上的DNA結合域結合到靶基因啟動子部分的CCAAT盒，執行轉錄激活或轉錄抑制功能。NF-Y的三個亞基的保守域分別具有不同的蛋白結構域，其中NF-YA保守域具有DNA結合結構域(DNA binding domain)和與NF-YB/C異源二聚體互作結構域(subunit interaction domain)。NF-YB和NF-YC蛋白保守域則由組蛋白摺疊基序(Histone-fold motif)構成。其中NF-YB與H2B組蛋白摺疊基序相似，而NF-YC與H2A組蛋白摺疊基序相似，組蛋白基序由三個α螺旋和兩個環組成，負責Η2Α/Η2Β 二聚體的形成。
[0008]由於植物的逆境耐性是由多基因調控的複雜性狀，依靠導入單個功能性蛋白基因很難實現植物抗逆性的綜合提高。因此，利用一個關鍵轉錄因子促進多個功能基因的表達，增強植物的抗逆性，已經成為植物抗逆基因工程的研究熱點。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是提供一種植物耐逆性相關蛋白GmNF_YC9及其編碼基因與應用。
[0010]本發明所提供的與植物耐逆性相關蛋白，來源於大豆(Glycine max L.),是一種結合CCAAT-box的核轉錄因子蛋白名稱為GmNF-YC9,該蛋白質是如下a)或b)的蛋白質:
[0011]a)由序列表序列I所示的胺基酸序列組成的蛋白質；
[0012]b)將序列表序列I的胺基酸序列經過一個或幾個胺基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與如下至少一種植物耐逆性相關的由(a)衍生的蛋白質:耐旱性和耐鹽性。
[0013]序列表序列I所示的胺基酸序列由287個胺基酸殘基組成，第8位至第71位的胺基酸序列為保守的組蛋白折置基序。`
[0014]為了使上述(a)中的蛋白便於純化，可在由序列表序列I所示的胺基酸序列組成的蛋白質的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標籤。
[0015]表1標籤的序列
[0016]
【權利要求】
1.一種蛋白質，是如下a)或b)的蛋白質: a)由序列表序列I所示的胺基酸序列組成的蛋白質； b)將序列表序列I的胺基酸序列經過一個或幾個胺基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與如下至少一種植物耐逆性相關的由(a)衍生的蛋白質:耐旱性和耐鹽性。
2.權利要求1所述蛋白質的編碼基因。
3.根據權利要求2所述的基因，其特徵在於:所述蛋白質的編碼基因為如下I)或2)或3)或4)的基因: 1)其核苷酸序列是序列表序列2中第34位至第897位核苷酸序列所示的DNA分子； 2)其核苷酸序列是序列表序列2所示的DNA分子； 3)與I)限定的DNA序列至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且編碼權利要求1所述蛋白質的DNA分子； 4)在嚴格條件下與I)或2)或3)限定的DNA序列雜交且編碼權利要求1所述蛋白質的DNA分子。
4.含有權利要求2或3所述基因的重組載體、表達盒、轉基因細胞系、重組菌或重組病毒。
5.根據權利要求4所述的重組載體，其特徵在於:所述重組載體為YEP-GAP-GmNF-YC9或 pBI121-GmNF-YC9 ； 所述YEP-GAP-GmNF-YC9為將權利要求2或3所述的基因插入載體YEP-GAP得到表達權利要求1所述蛋白的重組表達載體；具體為將序列表序列2中第34位至第894位核苷酸序列所示的DNA分子插入載體YEP-GAP的BamHI和XhoI酶切位點之間得到的重組表達載體； 所述pBI121-GmNF-YC9為將權利要求2或3所述的基因插入載體pBI121得到表達權利要求I所述蛋白的重組表達載體；具體為序列表序列2中第34位至第897位核苷酸序列所示的DNA分子插入載體pBI121的Sma I和SacI酶切位點之間得到的重組表達載體。
6.一種培育轉基因植物的方法，是將權利要求2或3所述基因導入目的植物中，得到耐逆性高於所述目的植物的轉基因植物。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於:所述目的植物為單子葉植物或雙子葉植物。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於:所述雙子葉植物為擬南芥。
9.根據權利要求6-8中任一所述的方法，其特徵在於:耐逆性為耐旱性和/或耐鹽性。
10.權利要求1所述蛋白在作為轉錄因子中的應用。
【文檔編號】C12N15/29GK103509094SQ201210214142
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月25日 優先權日:2012年6月25日
【發明者】馬有志, 徐兆師, 鄭煒君, 李連城, 陳明 申請人:中國農業科學院作物科學研究所