[发明专利]一种参与豆科植物共生结瘤的泛素连接酶基因及应用

说明书

技术领域

本发明属于新植物技术领域，更具体涉及一种参与豆科植物结瘤的泛素连接酶基因，同时还涉及一种参与豆科植物结瘤的泛素连接酶基因的制备方法，还涉及一种参与豆科植物结瘤的泛素连接酶基因在豆科植物中的应用。

背景技术

在各种形式的蛋白质翻译后修饰过程中，泛素化过程近年来引起了越来越广泛的关注，与蛋白质磷酸化信号转导作用相似，泛素化在细胞生命活动的过程中发挥着至关重要的作用。2004年诺贝尔化学奖授予了在“泛素介导的蛋白质降解过程研究”做出开创性贡献的科学家。泛素是一个由76个氨基酸残基组成的高度保守的多肽，因其广泛分布于各类细胞中而得名。被泛素标记的蛋白质大部分情况下将被特异的识别并被迅速降解。但是近期的研究发现表明泛素化修饰也有可能与蛋白的定位，转录调控活性等方面相关(Komander等，The emerging complexity of protein ubiquitina-tion.Biochem.Soc.Trans.37：937-953.2009)。

泛素化过程涉及几种关键的酶，泛素活化酶E1，泛素结合酶E2以及泛素连接酶E3。在植物中，泛素活化酶E1一般只有几个，泛素结合酶E2有几十个，但泛素连接酶相对来说比较多，由此是泛素化过程中决定反应特异性的关键的酶，它介导活化的泛素从结合酶E2转移到底物，不同的泛素连接酶作用于不同的蛋白底物，决定了泛素化修饰的特异性，根据结构与功能机制的不同，泛素连接酶分为HECT(homologous to E6AP C terminus)家族与RING-finger家族，前者含有HECT结构域，可直接与泛素连接再将其传替给底物。RING-finger家族的E3发现较晚，庞大且功能复杂，是近年来研究的热点，除了两类比较典型的C3HC4以及C3H2C3以外，一些新类型比如RING-V，RING-D，RING-S/T，RING-G以及RING-C2等相继被发现(stone等，Functional Analysis of the RING-Type Ubiquitin Ligase Family of Arabidopsis.Plant Physiology，137：13-30，2005)。此家族均包含相似的E2结合结构域和特异的底物结合部分，作为桥梁将活化的泛素从E2直接转移到靶蛋白，其本身并不与泛素发生作用。

近年来的研究表明，泛素连接酶在豆科植物共生信号转导，根瘤菌侵染以及结瘤过程中发挥重要的调控作用。目前发现的参与根瘤菌侵染以及结瘤的泛素连接酶的种类与数量并不是很多，大多数都是在根瘤菌进入植物体内即侵染过程中发挥调控作用，比如，Shimomura等，LjnsRING，a Novel RING Finger Protein，is Required for Symbiotic Interactions Between Mesorhizobium loti and Lotus japonicus.Plant Cell Physiol.47(11)：1572-1581，2006；Kiss等，LIN，a Novel Type of U-Box/WD40Protein，Controls Early Infection by Rhizobia in Legumes.Plant Physiology，151：1239-1249，2009；Mbengue等，The Medicago truncatula E3ubiquitin ligase PUB1 interacts with the LYK3symbiotic receptor and negatively regulates infection and nodulation.Plant Cell.22：3474-3488，2010)。也有参与根瘤发育的，比如，Nishimura等，Rieko A Lotus basic leucine zipper protein with a RING-finger motif negatively regulates the developmental program of nodulation.PNAS 23：15206-15210，2002。本发明通过酵母双杂交技术筛选到一个与共生受体激酶相互作用的潜在的新型的泛素连接酶SIE3。在豆科植物百脉根中超表达此基因后，结瘤数明显增多；RNAi后，结瘤数明显减少，从而正调控豆科植物的结瘤过程，进而在农业以及生态学上具有很重要的意义。

本发明在国内外未见报道，所在课题组也未公开发表涉及本发明内容的文章，本发明在国内外公众未知。

发明内容