[发明专利]一种莜麦病程相关蛋白基因及其编码的蛋白

说明书

技术领域

本发明涉及植物中与抗病害相关的基因序列及其编码的氨基酸序列，尤其涉及莜麦（裸燕麦）的一种病程相关蛋白基因序列。

背景技术

植物在其生长发育过程中会受到一些病原微生物的侵袭，常可诱发植物产生抗病机制。从作用方式看，植物产生的抗病机制可分为3种：形成障碍物以阻止病原菌的侵染和扩散；产生具有抑菌活性的物质以杀死病原体；产生一些酶或化学物质以解除致病因子。病程相关蛋白（pathogenesis related proteins，PRP／PRs）就是植物在病理或病理相关的条件下产生的一类蛋白，具有广谱抗性。它最初是由Van Loon和Van Kammen等人应用多聚腺苷酸诱导烟草抗病研究时发现的，称为b蛋白。随着研究的不断深入，在许多植物中都发现了该类蛋白，并将其命名为病程相关蛋白。

植物在外界因素（如病原因素﹑化学和物理因素等）以及自身生理因素（如开花﹑落叶﹑衰老等）影响下常会产生或积累PRP，其主要分布于植物的细胞间隙和液泡内，相对分子量较小，一般为10-40kD。PRP的稳定性较好，能抵抗蛋白酶﹑糖苷酶﹑重金属﹑尿素﹑低pH值和高温（60℃）等。已报道的PRP大部分是植物抗病原微生物时产生的，但也有些是由化学或物理条件诱导产生的，其主要功能包括：攻击病原物﹑分解毒素﹑结合或抑制病毒外壳蛋白。按氨基酸序列的相似度可将PRP分为以下5类：（1）PR-1类，富含甘氨酸,该类蛋白在TMV侵染烟草过敏反应中产生的。（2）PR-2和PR-3类，分别具有β-1，3-葡聚糖酶和几丁质酶活性。（3）PR-4类，有保守的Barwin domain，N端有信号肽。（4）PR-5类，被称为类甜蛋白（Thaumatin-like proteins），是一类具有多种生物学活性及重要功能的植物防御蛋白。通常该类蛋白具有葡聚糖酶活性,能结合并降解真菌细胞壁,该功能与其表面的酸性“V”字形裂缝有关。（5）PR-10类，有核酸酶相似结构，部分显示体外核酸酶活性和抗菌活性。

莜麦(又称裸燕麦)是晋西北地区主要的粮食作物之一，在禾谷类作物中蛋白质含量最高，含有人体必需的8种氨基酸，且组成也较平衡。长期食用莜麦不仅能预防高血压、高血脂等心脑血管疾病，而且对糖尿病的预防及治疗也有一定的作用。本发明从莜麦幼苗中分离到一种病程相关蛋白基因，该基因编码的蛋白属于PR-5类病程相关蛋白，已有报道在玉米、高梁、小麦等种子中发现了该类蛋白，分子量约为23KD。该类蛋白常具有抗真菌、β-1，3-葡聚糖酶、抗冻、抗渗透压力等多种生物学活性，参与植物系统获得性反应(SAR)和超敏反应(HR)，在植物抵御生物和非生物胁迫中具有重要作用。PR-5蛋白能导致真菌孢子裂解，抑制孢子萌发，降低萌芽的生存能力，消耗细胞膜的势能，抵抗不同的致病和非致病真菌。研究发现，酵母细胞膜表面存在一种PR-5蛋白的受体（Izh2p），从而导致细胞程序性死亡，该PR-5蛋白受体在真菌是保守存在的，这使的PR-5蛋白被认为是一种新颖的、广谱的、具有潜力的抑菌药物。此外，对转PR-5基因作物的研究发现，与野生作物相比，转基因作物对环境胁迫的适应能力，尤其是抗盐渍、干旱和病菌侵害的能力都有显著的提高，这也进一步证实了PR-5蛋白的应用价值。另外PR-5蛋白还与毫无氨基酸序列同源性的动物脂联素(adiponectin)具有相似的功能——能通过哺乳类C2C12肌细胞的脂联素受体诱导AMP激酶的磷酸化作用，这一研究发现使得PR-5蛋白的应用前景更为广阔。

发明内容

本发明的目的是提供莜麦中的一种PR-5类病程相关蛋白基因及其编码的蛋白，本发明的另一目的在于将莜麦病程相关蛋白的基因在培育抗病作物中应用，将莜麦病程相关蛋白在制备抑菌剂中应用。

本发明提供的一种莜麦病程相关蛋白（permatin）的基因，其核苷酸序列为：SEQ ID No：1，来源于莜麦（A.nuda），由678个碱基组成。

莜麦病程相关蛋白（permatin）的基因编码的蛋白，其氨基酸序列为：SEQ ID No：2，由225个氨基酸组成。

莜麦病程相关蛋白基因的获得：

1）根据NCBI中permatin precursor [Avena sativa]（登录号为ASU57787）DNA序列设计引物：

正向引物：1aaUp 5'-CTGGATCCATGGCGTCCTCCAGTGTC-3'