[发明专利]ABA和盐相关蛋白STS1及其编码基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物耐逆性相关蛋白STS及其编码基因和应用。

背景技术

干旱、高盐及低温等逆境胁迫是影响植物生长、发育的障碍因子。因此，了解小麦对逆境条件的应答与信号传导机制，提高小麦品种的抗逆性，成为小麦遗传研究及小麦品种改良的重要任务之一。

在逆境胁迫下植物体内会产生一系列应答反应，伴随着许多生理生化及发育上的变化。明确植物对逆境的反应机制，将为抗逆基因工程研究和应用提供科学论据。目前，植物抗逆性研究已逐渐深入到细胞、分子水平，并与遗传学和遗传工程研究相结合，探索用生物技术来改进植物生长特性，其目的是提高植物对逆境的适应能力。

在干旱、高盐和低温等环境胁迫的逆境条件下，植物能够在分子、细胞和整体水平上做出相应的调整，以最大程度上减少环境所造成的伤害并得以生存。植物体对胁迫信号的响应过程体现在多个水平和层次上，其中激素的调节是一个重要的方面。ABA是一种重要的激素，除了参与植物体生长发育外，ABA在干旱，盐及冷等非生物胁迫过程中有重要的调节作用。在环境胁迫中，植物体产生大量的ABA，通过ABA信号转导，调节基因表达而响应环境胁迫。多个蛋白因子参与ABA信号转导，其中PP2C蛋白家族是重要的负调节因子。PP2C是一类磷酸酶，能够抑制下游蛋白激酶SnRK2.2的活性。已有的研究结果提出的ABA信号转导的模式认为，在没有ABA时，PP2C蛋白能够和SnRK2.2结合并且抑制其激酶活性，从而阻断ABA信号转导；而在ABA存在时，ABA与其受体PYR/PRL家族结合，形成的受体复合物能够结合PP2C蛋白，从而解除对下游SnRK2.2蛋白的抑制作用，SnRK2.2蛋白能够磷酸化bZIP类转录因子，启动响应基因的表达(Ma等，2009；Park等，2009；Hubbard等，2010；Umezawa等，2009)。在这个过程中，对PP2C蛋白的活性调节是一个重要的过程。

在植物体响应盐胁迫的研究中，SOS信号通路是目前研究的最清楚的通路。一般认为，盐胁迫引发胞质钙信号震荡，目前还不清楚这种钙信号和干旱及冷引发的钙信号有什么不同。这种钙信号能够激活一种钙结合蛋白SOS3，SOS3是一个新的含有EF-手型的钙结合蛋白家族成员，能够感知并向下传导钙信号(Ishitani等，2000)。SOS3能够结合并且激活一种丝/苏氨酸蛋白激酶SOS2，SOS2是一种特异存在于植物体中的新的PKS家族，含有一个SNF1-样的催化位点和一个调节位点(Liu等，2000；Halfter等，2000)。SOS3能够和SOS2上的调节位点结合并且打断SOS2分子间的相互作用而爆露出SOS2的催化位点。之后SOS3/SOS3复合体能够调节一种膜上Na+/H+转运体SOS1的表达(Cheng，2004)。SOS1仅能够轻微增加缺失内源Na⁺-ATPase和Na⁺/H⁺的酵母突变体的耐盐性，但是在突变体中共表达SOS3，SOS2，SOS1能大大增强突变体对盐胁迫的耐受性。表达激活型的SOS2能够增强SOS1对盐的耐受。在互补试验中，激活型SOS2能够增加野生型质膜囊泡的Na+/H+转运体活性但是不能增加sos1-1突变体的活性(Shi等，2000)。已有研究证明，SOS2能够与ABA信号通路中的PP2C家族蛋白中的ABI2相互作用，证明ABA和盐胁迫两个通路能够相互作用(Ohta等，2000)。