專利名稱：植物耐逆相關(guān)蛋白ThTIP1及其編碼基因和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于基因工程領(lǐng)域，涉及一種植物耐逆相關(guān)蛋白ThTIPl其編碼基因和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
鹽芥(Thellungiella halophila)是一種真鹽生植物。在600mM NaCl處理?xiàng)l件下，依然能維持正常的含水量，說明鹽芥對(duì)高鹽和干旱環(huán)境及低溫脅迫具有較強(qiáng)的耐受性， 可能含有未知的與其耐逆性狀相關(guān)的重要功能基因，因此對(duì)其耐逆機(jī)制的研究可能為農(nóng)作物耐逆性狀的改良提供有用基因資源。水通道蛋白廣泛存在于植物、動(dòng)物、微生物等多種生物體內(nèi)。1993年Maurel等人從擬南芥中分離出第1個(gè)植物水通道蛋白Y-TIP，并通過爪蟾卵母細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)確認(rèn)其能夠?qū)Ｒ恍缘剡\(yùn)輸水分(Maurel C，Reizer J，Schroeder JI，Chrispeels MJ. (1993) The vacuolar membrane protein gamma-TIP creates water specific channelsin Xenopus oocytes. EMBO J，12(6) :2241-2247.) 0迄今為止，已在擬南芥、煙草、玉米、豌豆、 水稻等多種植物中發(fā)現(xiàn)了水通道蛋白(Hachez CiHeinen RBiDraye XiChaumont F. (2008) The expression pattern of plasma membrane aquaporins inmaize leaf highlights their role in hydraulic regulation. Plant Mol Biol,68(4-5) :337-353. ；Quigley F，Rosenberg JM, Shachar-Hill Y，Bohnert HJ. (2002)From genome to function :the Arabidopsis aquaporins. Genome Biol，3(1) :RESEARCH000L ；Sakurai J，Ishikawa F， Yamaguchi T， Uemura M， Maeshima M. (2005)Identification of 33 rice aquaporin genes and analysis of theirexpression and function. Plant Cell Physiol,46(9) 1568-1577. ；Schuurmans JA, van Dongen JT, Rutjens BP，Boonman A，Pieterse CM， Borstlap AC. (2003)Membersof the aquaporin family in the developing pea seed coat include representativesof the PIP，TIP，and NIP subfamilies. Plant Mol Biol,53 (5) :633-645. ；UehleinN，Lovisolo C，Siefritz F，Kaldenhoff R. (2003)The tobacco aquaporin NtAQPlis a membrane C02 pore with physiological functions. Nature，425:734-737.)。根據(jù)氨基酸同源性及結(jié)構(gòu)特征，植物水通道蛋白可分為質(zhì)膜上的水通道蛋白PIPs、液泡膜上的水通道蛋白TIPs、與大豆根瘤菌周膜上水通道蛋白 N0D26類似的膜內(nèi)在蛋白NII3S以及小的堿性膜內(nèi)在蛋白SII3S (Johanson U，Gustavsson S. (2002)A newsubfamily of major intrinsic proteins in plants. Mol Biol Evo1, 19(4) :456-461.)。水通道蛋白在植物體內(nèi)形成水選擇性運(yùn)輸通道，在種子萌發(fā)、細(xì)胞伸長(zhǎng)、氣孔運(yùn)動(dòng)、受精等過程中調(diào)節(jié)水分的快速跨膜運(yùn)輸，并且在植物逆境應(yīng)答中起著重要作用。植物受到外界的鹽脅迫后，會(huì)受到滲透脅迫、離子脅迫及隨之產(chǎn)生的活性氧的三重傷害(Zhu JK. (2002) Salt and drought stress signal transduction inplants. Annu. Rev. Plant Biol, 53 :247-273.)。為適應(yīng)不利的逆境，植物會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的防御機(jī)制，植物體內(nèi)的一系列基因的表達(dá)會(huì)發(fā)生變化，主要包括基礎(chǔ)能量代謝、離子和水分運(yùn)輸、細(xì)胞分裂、蛋白降解和周轉(zhuǎn)、活性氧清除和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因(BavaroL，Catucci L，Depalo N， Ventrella A， Corcelli A， Agostiano Α. (2007)Lipidcontent in higher plants under osmotic stress. Bioelectrochemistry, 70 :12-17. ；Rabbani MA, Maruyama K，Abe H， Khan MA, Katsura K， Ito Y， Yoshiwara K， SekiM， Shinozaki K， Yamaguchi-Shinozaki K. (2003)Monitoring expression profilesof rice genes under cold，drought，and high-salinity stresses and abscisic acidapplication using cDNA microarray and RNA gel-blot analyses. Plant Physiol,133 :1755-1767. ；Yamaguchi-Shinozaki， K. and Shinozaki，K. (2006). Transcriptional regulatory networks in cellular response and the tolerance todehydration and cold stresses.Annual Review of Plmt Biology，57 :781-803.)。水通道蛋白可以幫助水分快速通過細(xì)胞質(zhì)膜或液胞膜，調(diào)節(jié)細(xì)胞的水勢(shì)，緩解和改善植物所受到的滲透脅迫，在植物耐受鹽脅迫中起到重要作用(Alexandersson E，F(xiàn)raysse L，Sjovall-Larsen S，Gustavsson S，F(xiàn)ellert M， Karlsson M， Johanson U， Kjellbom P. (2005)Whole gene family expression and drought stress regulationof aquaporins. Plant Mol Biol, 59 :469-484. ；del Martinez-Ballesta MC, SilvaC， Lopez-Berenguer C， Cabanero FJ, Carvajal M. (2006) Plant aquaporins :newperspectives on water and nutrient uptake in saline environment. PlantBiol (Stuttg), 8 :535-546.)。已有研究表明異源表達(dá)人參 PgTIPl 能夠增強(qiáng)擬南芥抗鹽、旱、冷的能力(Peng Y，Lin W，Cai W, Arora R. (2007)Overexpression of aPanax ginseng tonoplast aquaporin alters salt tolerance, drought tolerance andcold acclimation ability in transgenic Arabidopsis plants. Planta,226 (3) 729-740.)，過量表達(dá)煙草的質(zhì)膜水通道蛋白能夠增強(qiáng)植株耐逆能力(Sade NiGebretsadik M， Seligmann R， Schwartz A， Wallach R， Moshelion Μ. (2010)The roleof tobacco Aquaporinl in improving water use efficiency, hydraulicconductivity, and yield production under salt stress. Plant Physiol,152 (1))。土壤鹽漬化是全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的非生物逆境之一。目前，我國的鹽漬土壤面積估計(jì)有3330萬公頃，其中鹽漬耕地660萬公頃，還有2200萬公頃以上的鹽漬荒地。此外，由于環(huán)境污染的加劇、淡水資源的匱乏及不合理的灌溉方法等人為因素，導(dǎo)致土壤的鹽漬化現(xiàn)象日益嚴(yán)重。由于絕大多數(shù)農(nóng)作物都是鹽敏感的，其生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量受到土壤鹽分的直接影響。分離鑒定植物關(guān)鍵耐鹽基因，將其導(dǎo)入重要農(nóng)作物，是提高作物對(duì)高鹽環(huán)境耐受性的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種植物耐逆相關(guān)蛋白ThTIPl其編碼基因和應(yīng)用。本發(fā)明提供的蛋白，是新的鹽芥液泡水通道蛋白，獲自鹽芥 (Thellungiellahalophila)，命名為 ThTIPl，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中序列1所示的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/ 或缺失和/或添加且與植物耐逆性相關(guān)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。為了使(a)中的ThTIPl便于純化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成
4的蛋白質(zhì)的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標(biāo)簽。表1標(biāo)簽的序列
權(quán)利要求
1.一種蛋白質(zhì)，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中序列1所示的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐逆性相關(guān)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。
2.編碼權(quán)利要求1所述蛋白的基因。
3.如權(quán)利要求2所述的基因，其特征在于所述基因是如下(1)或(2)或(3)或(4)或 (5)所述的DNA分子(1)序列表中序列2自5’末端第73至834位核苷酸所示的DNA分子；(2)序列表中序列2自5，末端第67至840位核苷酸所示的DNA分子；(3)序列表中序列2所示的DNA分子；(4)在嚴(yán)格條件下與(1)或(2)或(3)限定的DNA序列雜交且編碼植物耐逆性相關(guān)蛋白的DNA分子；(5)與(1)或(2)或(3)限定的DNA序列至少具有90%以上同源性且編碼植物耐逆性相關(guān)蛋白的DNA分子。
4.含有權(quán)利要求2或3所述基因的重組載體、表達(dá)盒、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系或重組菌。
5.如權(quán)利要求4所述的重組載體，其特征在于所述重組載體是將權(quán)利要求2或3所述基因插入PBI121質(zhì)粒的多克隆位點(diǎn)得到的重組質(zhì)粒。
6.擴(kuò)增權(quán)利要求2或3所述基因的全長(zhǎng)或其任意片段的引物對(duì)。
7.一種培育轉(zhuǎn)基因植物的方法，是將權(quán)利要求2或3所述基因?qū)肽康闹参镏?，得到耐逆性高于所述目的植物的轉(zhuǎn)基因植物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于權(quán)利要求2或3所述基因通過權(quán)利要求4或 5所述重組載體導(dǎo)入所述目的植物中。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于所述耐逆性為耐非生物脅迫性，具體為耐鹽性。
10.如權(quán)利要求7至9中任一所述的方法，其特征在于所述目的植物為雙子葉植物或單子葉植物；所述雙子葉植物具體為擬南芥。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種植物耐逆相關(guān)蛋白ThTIP1其編碼基因和應(yīng)用。本發(fā)明提供的蛋白質(zhì)，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中序列1所示的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐逆性相關(guān)的由序列1衍生的蛋白質(zhì)。本發(fā)明提供的蛋白，是新的鹽芥液泡水通道蛋白，獲自鹽芥(Thellungiella halophila)，命名為ThTIP1。ThTIP1基因的表達(dá)受NaCl和ABA誘導(dǎo)，過量表達(dá)該基因能夠提高植物的耐鹽性，說明該基因可以作為一個(gè)新的目的基因，應(yīng)用于植物抗逆基因工程育種。
文檔編號(hào)C12N15/63GK102485751SQ20101057004
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者仲乃琴, 劉寧, 夏桂先, 王麗麗, 王海云 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微生物研究所