[发明专利]一种维持类囊体膜稳定的植物耐热相关蛋白及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术与植物学领域，具体地，本发明涉及一种维持类囊体膜稳定的植物耐热相关蛋白及其应用。

背景技术

由于二氧化碳排放量的增加，地球温室效应不断加剧，导致全球性气候变暖。自然环境下生长的植物对温度的升高十分敏感，易出现生长障碍，特别是一些大春作物(如水稻、玉米等)在抽穗、灌浆期间，很容易受到高温天气的影响，造成农作物的减产。国际水稻研究所的数据表明，1998-2003年，气温每升高1℃，全球农作物减产10％。据专家预测，未来100年全球气温可能上升5-6℃，我国到了2050年，全国平均气温将上升2.2℃。

另一方面，根据国际粮农组织(FAO)的分析数据，到2050年，世界人口将突破100亿。随着人口的进一步增加，农业面临的压力进一步增加，世界范围内的粮食短缺状况将长期存在，并持续恶化。受到全球气候变暖的影响，大量的植物会出现生长障碍、甚至死亡，不仅生态平衡遭到破坏，粮食安全也受到威胁。

类囊体膜是植物光合作用的场所，也是逆境因子作用的敏感位点。光系统II(PS II)是植物对热最敏感的膜蛋白复合体之一，热胁迫会在极短的时间内导致类囊体膜的结构发生改变，从而对光合作用和植物的其他生理过程产生影响。深入理解类囊体膜稳定性的机制，有助于提高在逆境环境，尤其是高温胁迫的条件下植株的光合效率。

迄今为止，本领域还未发现能维持类囊体膜的稳定性的耐热蛋白。因此本领域迫切需要大量筛选并开发与植物耐热和类囊体膜稳定相关的基因及蛋白，以准确有效地改变植物农艺性状，实现植物的品系改良，更好地调控植物的生长发育。

发明内容

本发明的目的就是提供一种维持类囊体膜稳定的植物耐热相关蛋白。

本发明的另一目的就是所述蛋白的应用。

在本发明的第一方面，提供了一种分离的HsfA2多肽或其编码基因的用途，所述用途是选自下组的一种或多种用途：

(1)所述多肽或其编码基因用于维持植物类囊体膜的热稳定性；

(2)所述多肽或其编码基因用于提高植物抵抗高温胁迫的能力；

(3)所述多肽或其编码基因用于提高植物高温下的光合效率。

在另一优选例中，所述的HsfA2多肽任选自下组：

(i)具有SEQ ID NO.：6所示氨基酸序列的多肽；

(ii)将如SEQ ID NO.：6所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的、具有维持植物类囊体膜的热稳定性功能的由(i)衍生的多肽；或

(iii)氨基酸序列与SEQ ID NO.：6所示序列的同源性≥95％(较佳地≥98％)、具有维持植物类囊体膜的热稳定性功能的多肽。

在另一优选例中，所述的HsfA2多肽的编码基因选自下组：

(A)编码如SEQ ID NO.：6所示多肽的多核苷酸；

(B)序列如SEQ ID NO.：1所示的多核苷酸；

(C)核苷酸序列与SEQ ID NO.：1所示序列的同源性≥95％(较佳地≥98％)的多核苷酸；

(D)如SEQ ID NO.：1所示多核苷酸的5’端和/或3’端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸；

(E)与(A)-(D)任一所述的多核苷酸互补的多核苷酸。

在另一优选例中，所述的编码基因编码上述选自(i)、(ii)或(iii)的HsfA2多肽。

在另一优选例中，所述的HsfA2多肽或其编码基因来源于十字花科植物。

在另一优选例中，所述的HsfA2多肽或其编码基因来源于拟南芥(如Col-O生态型拟南芥)或其变体。

在本发明的第二方面，提供了一种提高植物抵抗高温胁迫能力的方法，包括步骤：提高所述植物中HsfA2多肽的表达或活性。

在本发明的第三方面，提供了一种提高植物类囊体膜热稳定性的方法，包括步骤：提高所述植物中HsfA2多肽的表达或活性。

在本发明的第四方面，提供了一种提高植物高温下的光合效率的方法，包括步骤：提高所述植物中HsfA2多肽的表达或活性。

在另一优选例中，适用于上述方法的所述植物包括(但并不限于)：水稻、小麦、玉米、大豆、高粱、棉花、蔬菜、或十字花科植物(如拟南芥)。

在另一优选例中，本发明的第二-第四任一方面所述的方法包括步骤：