[发明专利]植物耐逆性相关蛋白W106及其编码基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种植物耐逆性相关蛋白W106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小麦生长、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，植物体内产生的大量活性氧(reactive oxygen species，ROS)，ROS以其极强的氧化性使细胞膜脂过氧化，损伤膜系统和氧化细胞，使脂类和蛋白质代谢异常，最终对作物的生长发育造成严重伤害。在长期进化过程中，植物形成了一套酶促和非酶促的ROS清除机制来阻止膜脂过氧化，在最大程度上减少环境所造成的伤害并得以生存。谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidases，GPX)是酶促清除机制中清除ROS的关键酶类。

到目前为止，在拟南芥、玉米、水稻、小麦、燕麦、油菜、胡萝卜、绿豆、菠菜、中国大白菜等植物中克隆到了GPXs基因，研究表明，植物体内GPXs参与了生长发育和胁迫响应，GPXs在mRNA和蛋白水平上受到高盐、低温、机械损伤、重金属、ABA和过氧化压力的诱导表达。同源性分析表明，植物体内的GPXs和动物体内的磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(phospholipid hydroperoxide GPxs，PHGPX)高度同源，所有的GPXs都具有高度保守的结构域。有趣的是，植物GPXs基因所编码的的氨基酸序列中，硒代半胱氨酸(selenoCys)被半胱氨酸(Cys)所代替，而这个selenoCys被认为是动物PHGPX的催化位点，这就大大降低了GPXs在植物体内的催化能力。动物体内PHGPX的功能主要是通过催化过氧化氢和脂质过氧化物还原来保护细胞膜免受氧化损伤。植物GPX家族在结构、功能和组织分布上与动物有很大的不同，最近的研究表明，植物GPXs基因家族同样可以还原H₂O₂，有机氢过氧化物、磷脂氢过氧化物，且对后者表现出较高的催化活性，可以预测GPXs同样可以防止膜质过氧化。研究发现，GPXs在抵御逆境胁迫的信号通路中起着至关重要的作用。在拟南芥中已经发现8种GPXs的同工酶，蛋白分子量在20kD左右，分布在4条染色体上，定位在细胞质、叶绿体、线粒体等细胞器中，在非生物胁迫中不同GPXs基因受不同信号转导途径所调节，但是具体的分子机制还不清楚。研究表明，高盐、重金属、低温、干旱、机械损伤等非生物胁迫均能诱导GPXs的表达，GPXs可能参与到响应外界环境胁迫的细胞信号传导、细胞衰老等纵横交错的网络中，提高植物对外界逆境的适应能力。

由于植物的逆境耐性是由多基因调控的复杂网络，植物如何感受、利用和清除非生物胁迫过程产生的ROS具有重要的理论意义和实用价值。依靠导入逆境胁迫中关键的基因，促进多个相关基因的表达，激活整个信号网络，从而增强植物的抗逆性，已经成为植物抗逆基因工程的研究热点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种植物耐逆性相关蛋白W106及其编码基因。

本发明提供的一种蛋白，为谷胱甘肽过氧化物酶，来源于小麦属小麦(Triticum aestivum L.)，是如下(a)或(b)：

(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)将序列1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序列1衍生的蛋白质。

上述蛋白中，一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。

上述序列表中序列1的氨基酸残基序列由171个氨基酸残基组成。

编码上述蛋白的基因也是本发明保护的范围。

上述基因为如下1)-6)中任一一种的DNA分子：

1)序列表中序列2所示的DNA分子；

2)序列表中序列2自5’端第160至675位核苷酸所示的DNA分子；

3)序列表中序列2自5’端第132至675位核苷酸所示的DNA分子；

4)序列表中序列2自5’端第157至672位核苷酸所示的DNA分子；