[发明专利]植物耐逆性相关蛋白TaNF-YA1及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域中的一种逆性相关的蛋白及其编码基因和应用，特别是一种植物耐逆性相关蛋白TaNF-YA1及其编码基因与应用，该蛋白质TaNF-YA1来源于小麦，具有提高植物抗盐和抗旱胁迫的能力。

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，并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。许多基因受胁迫诱导表达，这些基因的产物不仅能够直接参与植物的胁迫应答，而且能够调节其它相关基因的表达或参与信号传导途径，从而使植物避免或减少伤害，增强对胁迫环境的抗性。与胁迫相关的基因产物可以分为两大类：第一类基因编码的产物包括离子通道蛋白、水通道蛋白、渗透调节因子(蔗糖、脯氨酸和甜菜碱等)合成酶等直接参与植物胁迫应答的基因产物；第二类基因编码的产物包括参与胁迫相关的信号传递和基因表达调节的蛋白因子，如蛋白激酶、转录因子等。其中，转录因子在植物胁迫应答的基因表达调控中起着重要作用。

转录因子也称为反式作用因子，是能够与真核基因启动子区域中顺式作用元件发生特异性作用的DNA结合蛋白，通过它们之间以及与其它相关蛋白之间的相互作用，激活或抑制转录。转录因子的DNA结合区决定了它与顺式作用元件结合的特异性，而转录调控区决定了它对基因表达起激活或是抑制作用。此外，其自身活性还受到核定位及寡聚化等作用的影响。

目前已知在植物中与胁迫相关的转录因子主要有：具有AP2结构域的AP2(APETALA2)/EREBP(乙烯应答元件结合蛋白，ethylene responsive element binding protein)转录因子家族、含有碱性区域和亮氨酸拉链的bZIP(basic region/leucine zipper motif transcription factors)类转录因子、含有保守的WRKY氨基酸序列的WRKY转录因子家族、结合CCAAT-box的主要核转录因子的CBF(CCAAT binding factor)类转录因子、含有碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)和亮氨酸拉链的MYC家族和具有色氨酸簇(Trp cluster)的MYB家族。这些转录因子家族，除WRKY家族不参与植物的水胁迫反应外，其它四个家族均参与调节植物对干旱、高盐和低温等的逆境胁迫反应。其中，NF-Y转录因子在高等植物中广泛存在，近年来，在拟南芥、玉米、水稻均有报道，这表明NF-Y转录因子在高等植物中普遍存在并具有重要作用。

NF-Y(核转录因子，Nuclear Factor Y)是一种结合CCAAT-box的主要的核转录因子，特异的识别并结合许多真核生物组成型、诱导性和细胞周期依赖性基因的启动子或增强子中的保守序列CCAAT-box，并调控这些基因的转录水平的表达。NF-Y是由NF-YA、NF-YB和NF-YC三个不同亚基组成的三聚体。NF-YB和NF-YC的组蛋白折叠基序(HFM)相互作用使之形成二聚体，然后结合NF-YA形成异源三聚体的NF-Y复合物，从而结合CCAAT-box，调节其靶基因的转录。NF-YA至少有两个结构域用于蛋白质的结合：富含谷氨酰胺的结构域(Q-rich domain)和一个亚基相互作用的结构域(subunit interaction domain)。NF-YB也有两个蛋白结合的结构域：组蛋白折叠基序(histone-fold motif)和TATA结合蛋白(TATA-binding protein)结合结构域(TBP-binding domain)。NF-YC有三个蛋白质的结合结构域：组蛋白折叠基序，TBP结合结构域以及富含谷氨酰胺的结构域。NF-YA和NF-YC的结构氨基酸序列与组蛋白折叠基序同源，NF-YB与H2B组蛋白折叠基序相关，而NF-YC于H2A组蛋白折叠基序相关，该基序由三个α螺旋和两个环组成，负责H2A/H2B二聚体的形成。