[发明专利]烟草GSNOR1a/1b在植物抗逆中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程领域，涉及烟草亚硝基谷胱甘肽还原酶氨基酸编码基因NtGSNOR1a/1b及其用途。本发明公开了一种烟草亚硝基谷胱甘肽还原酶氨基酸编码基因NtGSNOR1a/1b以及NtGSNOR1a/1b基因编码的蛋白质。敲除NtGSNOR1a/1b基因，所得烟草对除草剂百草枯(PQ)、烟草花叶病毒(TMV)均有抗性效应。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及烟草亚硝基谷胱甘肽还原酶氨基酸编码基因NtGSNOR1a/1b及其用途。

背景技术

一氧化氮(Nitric oxide,NO)是参与动物和植物各种发育过程和应激反应的关键信号分子(Besson-Bard,Pugin et al.2008)。NO在植物体内的主要功能是通过调控蛋白质S-亚硝基化这一过程来实现的(Tada,Spoel et al.2008,Kneeshaw,Gelineau etal.2014)。近年来，植物中大量蛋白质被鉴定为S-亚硝基化的靶标，特别是在细胞程序性死亡(Programmed cell death,PCD)期间，亚硝基化可以直接或间接的影响植物PCD(Huang,Huo et al.2019)。GSNO是植物体内NO主要的运输形式，尽管NO和GSNO并不总是与相同的靶蛋白相互作用(Frungillo,Skelly et al.2014)，但作为一氧化氮的缓冲剂，GSNO可以维持蛋白质的S-亚硝基化稳态平衡(Liu,Hausladen et al.2001)。GSNOR1作为GSNO的特异性还原酶在RNS的代谢中起着关键作用，它可以维持细胞内NO的稳态变化和控制S-亚硝基化蛋白与GSNO之间的反式亚硝化平衡(Feechan,Kwon et al.2005,Frungillo,Skelly etal.2014)。GSNOR1是NO介导的植物免疫信号分子中的重要调控者，这已经在拟南芥GSNOR1功能丧失的突变体(atgsnor1-3)中得到了证实，该突变体体内S-NOs水平增加，SA积累减少，并伴随着基础和非宿主抗性受损(Feechan,Kwon et al.2005)。拟南芥GSNOR1等位基因突变体hot5也显示出相似的表型特征，说明S-NOs稳态在调节生物、非生物胁迫反应中具有重要作用(Lee,Wie et al.2008)。除上述作用外，由GSNOR1/HOT5调节的细胞内NO水平变化是否参与其他细胞活动很大一部分仍然是未知的。

系统获得性抗性(SAR)在GSNOR1反义沉默植株中增强，在超表达植株中降低，与系统获得性抗性一致，植株中的S-NOs的水平也发生了相应的变化(Rustérucci,Espunya etal.2007)。另有报道指出GSNO和SA可以在SAR中起到协同作用(Feechan,Kwon etal.2005)。但是报道中也有与此相反的结果，即GSNOR1在病原菌侵染植物早期具有正向调控植物免疫的作用。当敲除AtGSNOR1之后，植物的基础抗性减弱，并且伴随着SA依赖的抗病基因表达量的减少(Feechan,Kwon et al.2005)，之后在向日葵(Chaki,etal.2009)，以及黄瓜中也发现了类似的结果(Kubienova,Ticha et al.2014)。抛去以上矛盾之处，这些证据也进一步证实了GSNOR1在植物免疫防御中的重要作用。