玉米ZmMPK11蛋白或其编码基因在调节植物耐逆性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了玉米ZmMPK11蛋白或其编码基因在调节植物耐逆性中的应用。本发明专利技术提供了提供的如下1)‑3)中任一种物质在调控植物耐逆性中的应用：1)蛋白ZmMPK11；2)编码蛋白ZmMPK11的DNA分子；3)含有编码蛋白ZmMPK11的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；本发明专利技术通过实验证明，本研究从玉米B73中克隆出ZmMPK11基因，通过农杆菌介导的愈伤转化法将该基因转入玉米自交系B73中，发现过表达该基因降低植株对高温和干旱的耐受性，ZmMPK11可能在玉米对逆境胁迫的适应性中发挥重要作用。

Application of Maize ZmMPK11 Protein or Its Coding Gene in Regulation of Plant Stress Tolerance

【技术实现步骤摘要】
玉米ZmMPK11蛋白或其编码基因在调节植物耐逆性中的应用
本专利技术属于生物
，涉及玉米ZmMPK11蛋白或其编码基因在调节植物耐逆性中的应用。
技术介绍
植物在长期的进化过程中，逐渐建立起一套完整的信号系统以感知和适应外界环境的变化，调控自身的生长和发育过程。在这个复杂的信号网络中，由激酶介导的蛋白质磷酸化和磷酸酶介导的蛋白质去磷酸化过程扮演着非常重要的角色。这种可逆的蛋白质翻译后修饰是调控细胞响应各种外源刺激信号的重要调节机制。有丝分裂原激活的蛋白激酶(Mitogen-ActivatedProteinKinase,MAPK)级联信号系统就是这种机制的重要代表。玉米是世界上重要的粮食作物之一，在农业和工业上占有重要地位，既是人类食品，又是畜禽饲料，也是工业原料。随着全球人口增长，畜牧业迅速发展和用玉米加工液体燃料乙醇需求的迅速攀升，玉米的需求量大幅度增加。但是，低温、盐渍、干旱和病虫害等各种生物与非生物胁迫严重影响玉米的生长发育和产量。因此，如何提高玉米对逆境的适应以及通过分子生物学手段改良玉米综合抗逆性，培育抗逆新品种，已成为我国乃至世界农业持续高效发展的重大课题之一。已有研究表明MAPK级联信号系统也存在于玉米中，只是相对于拟南芥、水稻等植物，玉米的MAKP级联研究较少。挖掘玉米MAPK基因进行功能研究，不但推进了玉米MAPK家族成员研究的进展，而且具有广泛的应用价值，可以为玉米抗逆转基因育种提供潜在的候选基因。有丝分裂原激活的蛋白激酶是真核生物体内重要的丝氨酸/苏氨酸(Serine/Threonine,S/T)激酶系统，作为许多受体和感受器下游的重要的信号原件，MAPK级联系统广泛分布于真核生物中。MAPK级联信号系统由MAPKKK、MAPKK和MAPK三级蛋白激酶组成。在信号传递过程中，当外源信号被感知激活MAPKKK后，通过将其下游的MAPKK保守区域中的丝氨酸(S)或苏氨酸(T)磷酸化进而激活MAPKK。MAPKK处在级联的中间位置，在级联系统中起到承上启下的作用，通过磷酸化MAPK的丝/苏氨酸和酪氨酸残基来激活MAPK。当MAPK被磷酸化后有3种可能的去向：(1)停留在细胞质中，激活一系列其他蛋白激酶；(2)在细胞质中使细胞骨架成分磷酸化；(3)进入细胞核内，通过使转录因子磷酸化，调控基因的表达。这样的逐级磷酸化就形成了MAPKKK-MAPKK-MAPK信号传递通路。目前的报道显示在拟南芥基因组中有20个MAPK基因，水稻中有17个，杨树中有21个，小麦中有15个，番茄中有16个，短柄草中有16个，玉米中有21个，烟草中17个。根据氨基酸序列比对，这些MAPKs被分为A，B，C，D四个亚族。根据保守的氨基酸基序TXY，植物的MAPKs被分为两个亚型，即在磷酸化位点处有TEY基序的MAPKs和在磷酸化位点处有TDY基序的MAPKs。A、B、C族为TEY基序，而D族却是TDY基序。A族、B族MAPK的C末端延伸区包含一个进化上保守的CD域(Commondockingdomain)，该结构域为上游MAPKK、磷酸酶以及靶蛋白底物的锚定位点，包含一段保守的氨基酸序列。C亚族的CD域有一定的修饰而D组与其它三组明显的区别在于，其C端不具有保守的CD结构域，存在一个C末端延长区，该区是上游MAPKK、蛋白磷酸酶和靶蛋白的锚定位点。研究发现A亚族的MAPKs参与环境和激素应答。如烟草SIPK作为一种水杨酸诱导的蛋白激酶，可被生物和非生物胁迫激活。B亚族MAPKs参与环境胁迫和细胞分裂。C亚族MAPKs介导的信号转导同样参与植物对胁迫刺激的响应。关于D亚族MAPKs信息较少，现阶段被报道的D亚族MAPKs有水稻BWMKl基因和苜蓿TDYI基因，它们受真菌和机械损伤诱导。ZmMPK5作为人类发现的作为人类发现的第一个玉米的MAPKs，在受到5℃冷处理以后，以及受到冷处理又恢复室温(25℃)以后表达量较未处理的对照组有明显的上升。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供如下1)-3)中任一种物质的用途。本专利技术提供的如下1)-3)中任一种物质在调控植物耐逆性中的应用：1)蛋白ZmMPK11；2)编码蛋白ZmMPK11的DNA分子；3)含有编码蛋白ZmMPK11的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白ZmMPK11为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2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由(1)衍生的蛋白质。上述应用中，所述DNA分子是如下1)-4)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；2)编码区为序列表中序列1第3-1383位所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；4)与1)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％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。上述应用中，所述抗逆性为抗旱性和/或抗高温性。上述应用中，所述植物为双子叶植物或单子叶植物；或，所述植物为双子叶植物或单子叶植物，所述植物为具体单子叶植物，所述单子叶植物具体为玉米。上述如下1)-3)中任一种物质在培育抗逆性低的植物中的应用也是本专利技术保护的范围。上述应用中，所述抗逆性为抗旱性和/或抗高温性；或，所述植物为双子叶植物或单子叶植物；或，所述植物为双子叶植物或单子叶植物，所述植物为具体单子叶植物，所述单子叶植物具体为玉米。本专利技术第2个目的是提供一种培育抗逆性低的转基因植物的方法。本专利技术提供的方法，包括如下步骤：提高编码蛋白ZmMPK11的DNA分子的表达量或活性获得转基因植物，所述转基因植物的抗逆性低于所述目的植物；所述蛋白ZmMPK11为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2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由(1)衍生的蛋白质。上述方法中，所述提高编码蛋白ZmMPK11的DNA分子的表达量或活性为将所述编码蛋白ZmMPK11的DNA分子导入目的植物。上述方法中，所述抗逆性为抗旱性和/或抗高温性。上述方法中，所述植物为双子叶植物或单子叶植物；或，所述植物为双子叶植物或单子叶植物，所述植物为具体单子叶植物，所述单子叶植物具体为玉米。本专利技术通过实验证明，本研究从玉米B73中克隆出ZmMPK11基因，通过农杆菌介导的愈伤转化法将该基因转入玉米自交系B73中，发现过表达该基因降低植株对高温和干旱的耐受性，ZmMPK11可能在玉米对逆境胁迫的适应性中发挥重要作用，即ZmMPK11基因负调控玉米对干旱的胁迫，为玉米抗逆转基因育种提供潜在的候选基因。附图说明图1为ZmMPK11基因织特异性表达分析图。图2为转基因玉米叶片中ZmMPK11基因表达分析图。图3为ZmMPK11基因非生物胁迫下的表达模式分析图。图4为ZmMPK11阳性转基因植株的鉴定。图5为ZmMPK11转基因玉米植株的不同胁迫处理。图6为Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.如下1)‑3)中任一种物质在调控植物耐逆性中的应用：1)蛋白ZmMPK11；2)编码蛋白ZmMPK11的DNA分子；3)含有编码蛋白ZmMPK11的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白ZmMPK11为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2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由(1)衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.如下1)-3)中任一种物质在调控植物耐逆性中的应用：1)蛋白ZmMPK11；2)编码蛋白ZmMPK11的DNA分子；3)含有编码蛋白ZmMPK11的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白ZmMPK11为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2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由(1)衍生的蛋白质。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述DNA分子是如下1)-4)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；2)编码区为序列表中序列1第3-1383位所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；4)与1)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％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述抗逆性为抗旱性和/或抗高温性。4.根据权利要求1-3中任一所述的应用，其特征在于：所述植物为双子叶植物或单子叶植物；或，所述植物为双子叶植物或单子叶植物，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：任东涛，朱丹，常颖，李媛，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11