[发明专利]一种高山离子芥类醇脱氢酶基因CbADH、制备方法、及其编码产物的氨基酸序列

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，尤其涉及特别涉及一种高山离子芥类醇脱氢酶基因CbADH、其编码产物CbADH的氨基酸序列，以及基因CbADH制备方法。

背景技术

低温是影响植物地理分布和生长季节的最主要的环境因素之一，低温冻害严重地影响着农作物的生长状况和产量(Thomashow 1999)。大量的研究表明，各类冷响应基因的表达对植物的抗冻有着至关重要的作用(Gong et al. 2002; Hsieh et al. 2002；Knight et al. 1999; Thomashow 1999; Tahtiharju and Palva 2001)。众多冷响应基因编码种类繁多的蛋白，如植物呼吸、碳循环、脂类、苯丙素和抗氧化代谢过程相关的酶，还有调控基因表达的转录因子，抗冻蛋白等(Guy 1990;Thomashow 1999; Mohapatra et al. 1989)。

醇脱氢酶是植物中普遍存在的酶，在植物的生长、发育和抗逆性中都发挥着重要的作用。经国内外研究发现，能被脱水寒冷诱导表达、缺氧诱导表达、干旱、低温、病原菌入侵诱导表达以及与Ca²⁺信号转导相关。拟南芥中的乙醇脱氢酶，是该植物中的一种代表性酶，它是催化乙醛和乙醇间的氧化还原反应的重要还原酶，在植物无氧呼吸过程中起着重要作用,也与冷胁迫，脱水，ABA以及乙烯等逆境胁迫应答相关。

高山离子芥（Chorispora bungeana）是十字花科离子芥属多年生植物，分布在高海拔亚高山草甸和砾石质山坡上。其环境条件的特点是气候寒冷、高盐碱、空气稀薄、辐射强、劲风。高山离子芥在我国主要分布于乌鲁木齐河源区流石碓，该地区海拔3600～3900 m。年平均气温在-5～-7 ℃之间，6～8月平均气温为3.6 ℃，气温日差较大，是一种伴随反复冻融的冰冻环境。并且处于迎风坡，流石碓中砾石保水性差，时常造成干旱胁迫。高山离子芥在外部形态结构和生态策略上没有显著的抗性特征，为了耐受长期低温、高盐碱、强紫外、大风和生理干旱，适应这些不利的环境条件，势必通过表达抗性基因来维持自身的生理代谢和生长发育，以避免或减轻严酷的环境胁迫的危害。由于高山离子芥处于极端环境（高盐碱、低温、高辐射等），积累了适应极端胁迫的有益突变，所以克隆和研究高山离子芥的抗冻的类醇脱氢酶基因CbADH将会为构建具有抗冻能力的转基因植株提供物质基础。

发明内容

鉴于醇脱氢酶的研究对提高植物的生长、发育和抗逆性有重要的意义，本发明旨在从高山离子芥基因组中分离一种高山离子芥类醇脱氢酶基因CbADH，一方面可以扩大醇脱氢酶基因资源，另一方面可以为利用高山离子芥醇脱氢酶基因构建转基因植株提供物质基础。

本发明的另一目的在于提供一种有高山离子芥类醇脱氢酶CbADH基因编码的蛋白CbADH。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明通过RACE扩增克隆得到的高山离子芥类醇脱氢酶基因CbADH，具有SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列。CbADH全长1383bp，包含一个1071 bp的开放阅读框（ORF），开放阅读框从206 bp开始，至1276 bp处结束，5’非翻译区长度为84 bp，3’非翻译区长度为205 bp，polyA尾长度为23 bp。该基因编码一个含有356个氨基酸的蛋白CbADH，具有SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列，对应的分子量为38.7 kDa，等电点为5.73，消光系数为20565，脂肪指数为82.92。整个多肽链表现为亲水性的稳定性蛋白。经分析，该蛋白可能具有跨膜结构，没有信号肽结构，不是分泌蛋白。

通过将高山离子芥中CbADH蛋白与其他物种的ADH蛋白在Tair和NCBI上进行序列同源性比对，得知其与拟南芥的ADH氨基酸序列的相似度最高，达到93%（图1，图2）。

通过SOPMA软件对高山离子芥CbADH的氨基酸序列进行二级结构分析，得知α螺旋（alpha helix）在该基因二级结构中占27.81%，伸展链（extended strand）结构占23.60%，β转角（beta turn）结构占8.99%，无规卷曲（random coil）结构占39.61%。