一种水稻新生多肽结合复合体α亚基NACA基因在植物抗渗透胁迫中的应用制造技术

本发明专利技术属于基因功能技术领域，本发明专利技术提供了一种水稻新生多肽结合复合体α亚基NACA基因在植物抗渗透胁迫中的应用。本发明专利技术研究了NACA基因的表达、定位，并将NACA基因构建到载体pCambia1305中，将载体转入农杆菌，利用农杆菌介导的遗传转化方法转入预先培养的愈伤组织中，待愈伤长成植株后对其进行分析。研究结果表明，本发明专利技术所述NACA基因可增强拟南芥和水稻对渗透胁迫的抗性。本发明专利技术为深入分析NACA基因的生物学功能奠定了基础，也为拟南芥和水稻抗逆育种提供了参考和可利用的资源。抗逆育种提供了参考和可利用的资源。抗逆育种提供了参考和可利用的资源。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻新生多肽结合复合体
α
亚基NACA基因在植物抗渗透胁迫中的应用


[0001]本专利技术涉及基因功能
，尤其涉及一种水稻新生多肽结合复合体α亚基NACA基因在植物抗渗透胁迫中的应用。

技术介绍

[0002]植物对胁迫环境的抵抗力称为抗逆性，在细胞和个体水平上，对环境胁迫的抵抗主要表现为避逆性、御逆性和耐逆性3种形式。植物回应威胁环境是一个动态的过程。根据胁迫因子作用的时间强度以及植物体相应的状态，可划分为预警阶段、抗性阶段和耗尽阶段。其中，耗尽阶段超过了植物的耐性极限，必然导致植物体发生不可逆的损伤和死亡，而预警和抗性阶段是研究植物体如何感知胁迫，进行自我修复与调节的重要生理生态过程。具体表现为：物质分解与合成代谢的调整、细胞结构与功能的维持、以及感觉受到威胁和信息传递及保护物质的合成和积累等，植物体内这些应对胁迫损害的抗逆调节过程协调配合，从而在最大程度上实现了植物生命功能的维持和对胁迫环境的适应。植物响应非生物胁迫是动态的、复杂的，既是可逆过程又是不可逆的。同时，植物对胁迫的应答依赖于组织或器官胁迫的感应。例如，根部胁迫的转录反应存在组织特异性或细胞特异性，且有很大的不同，这取决于所涉及的胁迫。
[0003]湖南省为水稻种植的大省，水稻栽培面积以及产量都名列前茅。在进行水稻种植的过程中，会有多种不利的因素存在。正因为这些因素的存在，从而会对水稻的品质和产量都造成巨大的损失。很多胁迫如干旱、高盐、极端温度等都能够影响植物体在生长过程中其内部蛋白质参与活动的系列过程，会对植物的正常生长发育带来消极影响。
[0004]新生多肽结合复合体(nascentpolypeptide
‑
associated complex，NAC)是由α和β两个亚基组成的异源二聚体，能够保护新生多肽，并引导新生多肽正确定位。研究表明，2个亚基均存在的NAC结构域，一般位于亚基的N端，而NACA的C端存在的UBA结构域，但其中某些物种的β
‑
NAC含有入核信号(Huh SU,Kim KJ,Paek KH.Capsicum annuum basic transcription factor 3(CaBtf3)regulates transcription of pathogenesis related genes during hypersensitive response upon Tobacco mosaic virus infection[J].Biochem Biophys Res Commun,2012,417:910
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917.)。NAC的两个亚基在细胞内有着各自不同的作用，β亚基与caspase
‑
3相互作用，可能参与调控细胞凋亡(Kogan GL,Gvozdev VA.Multifunctional nascent polypeptideassociated complex(NAC).Mol Biol 2014；48:189
‑
96.)，而NAC的α亚基主要是在转录调控中起作用。
[0005]从简单的古细菌到复杂的动物植物都存在NACA蛋白，它们可能起源于同一个基因，但是在进化过程中由于基因复制产生了2个或者更多个不同的基因。在古细菌的基因序列中，发现只有1个基因与NACA的同源性很高，没有β
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NAC同源基因。在酵母中，NAC拥有3个同源蛋白，包括1个NACA和2个β
‑
NAC。在人类细胞中，NACA有NACA和SkNAC，β
‑
NAC的有BTF3b和BTF3a。在拟南芥中，NACA同源性较高的蛋白共有5个，β
‑
NAC同源性较高的蛋白有1个。
NACA可以独立行使转录调控、内质网胁迫、细胞凋亡等功能。NACA作为新生多肽出核糖体的通道组分，负调控了其向ER上的转移(Hotokezaka Y,Katayama I,Van Leyen K,et al.GSK
‑
3β
‑
dependent downregulation ofγ
‑
taxilin andαNAC merge to regulate ER stress responses.Cell Death and Disease,2015,6(4):e1719.)。NACA可以结合到新生多肽链上，调节信号识别颗粒的作用，影响新生多肽转移到ER腔内。临床研究表明，NACA蛋白在恶性胶质瘤、乳腺癌细胞、单核细胞白血病等癌细胞中丰度增加(Kroes RA,JastrowA,McLone MG,et al.The Identifification of novel therapeutic targets for the treatment of malignant brain tumors.Cancer Lett 2000；156:191
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198；Murphy JP,Pinto DM.Temporal proteomic analysis of IGF
‑
1R signalling in MCF
‑
7breast adenocarcinoma cells.Proteomics,2010,10:1847
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1860.)。NACA的降解激活了ER胁迫，开启了缺氧细胞的凋亡(HotokezakaY,Van Leyen K,Lo EH,et al.αNAC depletion as an initiator of ER stress
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induced apoptosis in hypoxia.Cell Death&Differentiation,2009,16(11):1505
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1514.)。同时，NACA是转录共激活子，可以结合到下游基因启动子元件(5
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C/GC/GAC/GAC/GAnnn G
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3)上，也可以和转录抑制因子互作，进而辅助其他转录因子而调控下游基因表达。在成骨细胞中，NACA作为转录辅助因子与转录因子cJUN，进而加强下游靶基因的表达，如LRP6和Bglap2。NACA和cJUN结合到Lrp6和osteocalcin基因的启动子上，加强JUND对Lrp6的转录水平(Pellicelli M,Hariri H,Miller J.A,and St
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Arnaud R,Lrp6 is a target of the PTH
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activatedαNAC transcriptional coregulator.Biochim.Biophys.Acta Gene Regul Mech,2018,1861(2):61
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71)。PKA可以将NACA磷酸化，使其在细胞核中定位，进一步富集在靶基因启动子区，调控靶基因的表达，最终影响骨质(P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水稻新生多肽结合复合体α亚基NACA基因在植物抗渗透胁迫中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述NACA基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述植物包括拟南芥和水稻。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：(1)将所述NACA基因重组于初始载体pCambia1305获得重组过表达载体；(2)将所述重组过表达载体转到农杆菌中获得携带有所述NACA基因的重组农杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂祝运，刘永昌，李英，曾丽亚，张斌，袁志辉，何春兰，
申请(专利权)人：湖南科技学院，
类型：发明
国别省市：