[发明专利]光合作用相关蛋白ATCTPA2的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种光合作用相关蛋白ATCTPA2的应用。

背景技术

光合作用即绿色植物、藻类和光合细菌利用太阳能把二氧化碳和水合成为富能的有机化合物的过程。叶绿体是绿色植物和藻类进行光合作用的细胞器。高等植物中的叶绿体进化出的基质和基粒片层结构是光合作用发生的主要位点。在这类片层膜上集聚了进行光合作用电子传递的四大复合体，即光系统I、光系统II、细胞色素b₆f和ATP酶复合体。在这四大复合体中，光系统II是电子传递链中的第一个起作用的复合体，而在该复合体中，组成该复合体的由psbA基因编码的核心蛋白D1又是一种非常重要的直接与反应中心色素即叶绿素a相互作用的蛋白。D1蛋白在植物遭受光抑制的过程中存在一个快速的修复再生机制，可在一定程度上保护植物体免受强光的损伤。已知D1蛋白是以前体形式合成的，即光合生物先合成前体D1，然后再通过蛋白酶的剪切使得前体D1的C端的9-16个氨基酸序列被切下，D1蛋白随即成为成熟的蛋白参与光合电子传递等一系列过程。

加工D1前体的蛋白酶被称为C末端加工蛋白酶，简称CtpA。该酶在高等植物如菠菜和大豆中都已经被成功克隆，但是到目前为止却并没有见到拟南芥中真正的CtpA酶的相关报道。然而，作为一种模式生物，研究拟南芥中的CtpA无疑会让我们更好地理解高等植物体中的光合作用，同时也为提高光合产率、研发优质的生物能源材料起到潜在的不容忽视的作用。

发明内容

本发明的一个目的是提供ATCTPA2蛋白或其编码基因在改善和/或保护植物光系统II光合功能中的应用。

本发明提供了ATCTPA2蛋白或其编码基因在改善和/或保护植物光系统II光合功能中的应用；

所述ATCTPA2蛋白是如下1)或2)蛋白：

1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

2)将序列表中序列2的氨基酸残基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1)衍生的蛋白质。

所述应用为将所述AtctpA2蛋白的编码基因导入由于ATCTPA2表达降低而表现为黄化苗的植物突变体，得到表现为绿化苗的植物。

所述表现为绿化苗的植物的反应光系统II功能的PAM曲线(图10)以及反应光系统I功能的P700曲线(图11)都恢复正常，类似于野生型的。

上述应用中，所述表现为绿化苗的植物的叶绿素的含量高于所述表现为黄化苗的植物突变体；

上述应用中，所述叶绿素具体为叶绿素a和/或叶绿素b。

上述应用中，所述ATCTPA2蛋白的编码基因为(1)-(4)中任意一种DNA分子：

(1)序列表中序列1所示的DNA分子；

(2)序列表中序列1自5’末端第1-1545位核苷酸；

(3)在严格条件下与(1)或(2)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白的DNA分子；

(4)与(1)或(2)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白的DNA分子。

上述应用中，所述ATCTPA2蛋白的编码基因通过重组表达载体导入所述植物突变体中。

上述重组表达载体为将ATCTPA2蛋白的编码基因插入pCAMbia1301载体Nco I和BglII酶切位点间得到的载体。

上述应用中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物。

上述应用中，所述双子叶植物为拟南芥。

上述应用中，所述植物突变体为纯合株系，为salk_056011。

上述ATCTPA2蛋白或其编码基因在将表现为黄化苗的植物突变体恢复为表现为绿化苗的植物中的应用也是本发明保护的范围。

上述应用中，所述恢复为表现为绿化苗的植物具体体现在其叶绿素的含量高于所述表现为黄化苗的植物突变体；所述叶绿素进一步具体为叶绿素a和/或叶绿素b；所述植物突变体进一步具体为纯合拟南芥株系，为salk_056011。

上述ATCTPA2蛋白或其编码基因在提高表现为黄化苗的植物突变体叶绿素a和/或叶绿素b含量中的应用也是本发明保护的范围。