[发明专利]植物耐逆性相关蛋白TaPK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TaPK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，蛋白激酶在植物胁迫信号的感知、传递的调控中起着重要作用。

到目前为止，已发现的蛋白激酶约有300种左右，分子内都存在一个同源的由约270氨基酸残基构成的催化结构区。在细胞信号传导、细胞周期调控等系统中，蛋白激酶形成了纵横交错的网络。这类酶催化从ATP转移出磷酸并共价结合到特定蛋白质分子中某些丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基的羟基上，从而改变蛋白质、酶的构象和活性。

目前，在植物中已知的与胁迫相关的蛋白激酶主要有:丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶如MAPK（mitogen-activated protein kinase），CDPK（calcium-dependent protein kinase）；酪氨酸蛋白激酶如Src家族、Tec家族、ZAP70、家族、JAK家族；还有一种丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸双特异性蛋白激酶，如DYRK相关的蛋白激酶，CDC25等。这三类蛋白激酶均有文献报道参与植物相应外界环境胁迫的信号传导过程，提高植物对外界逆境的适应能力。

根据蛋白激酶的磷酸化氨基酸残基的种类，蛋白激酶可以分为Ser/Thr蛋白激酶，Tyr蛋白激酶以及双特异性Ser/Thr/Tyr蛋白激酶。Ser/Thr蛋白激酶主要包括MAPK，CDPK，JNK等。这种类型的蛋白激酶目前研究的较多，并且在信号传导途径中起重要作用。而酪氨酸蛋白激酶分为两类，一类是非受体型酪氨酸蛋白激酶，以src基因产物为代表，此外还有Yes、Fyn、Lck、Fgr、Lyn、Fps/Fes及Ab1等；另一类是受体型酪氨酸蛋白激酶，根据它们的结构不同，受体型酪氨酸激酶可以分为9种类型。在动物细胞中，酪氨酸蛋白激酶往往参与程序性细胞死亡、癌变等重要细胞行为。植物中酪氨酸蛋白激酶研究较晚。Maya Mayrose等人的工作表明，西红柿中的双特异性激酶LeMPK3能够提高植物对病原体的抵抗。文献提出，在受到病原体的侵害后，LeMPK3激酶的活性首先提高，然后LeMPK3的mRNA的表达量也短暂的提高。2002年，Parvathi Rudrabhatla等人从花生cDNA文库中得到一个双特异性蛋白激酶，具有丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸蛋白激酶活性。并且发现，该激酶的mRNA表达水平以及激酶活性受到低温和高盐胁迫的诱导。但是其蛋白表达水平却没有明显的变化。在250mM浓度的NaCl处理24h下，STY的mRNA表达水平提高了20倍，在4℃条件下处理24h，其mRNA表达水平提高了50倍左右。在100mMABA处理下，STY表达量没有变化。