[发明专利]一种橡胶树水通道蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水通道蛋白及其编码基因与应用，特别是涉及来源于橡胶树的水通道蛋白HbPIP2;3及其编码基因与应用。

背景技术

天然橡胶(顺-1,4-聚异戊二烯)是一种重要的工业原料，其主要来源为巴西橡胶树(Hevea brasiliensis Muell. Arg.)。橡胶属于一种叫做乳管细胞的细胞质成分，它在细胞受到伤害后以胶乳的形式被排出。生产上，就通过用胶刀周期性地切割橡胶树的树皮而获得。橡胶树原产于南美洲亚马逊河流域的热带雨林，性喜气温较高、湿度较大、降水丰沛且分布均匀的气候环境。橡胶树的枝、叶、根组织的含水量约为全植株的50%左右，幼龄组织的含水量显著高于老化组织，胶乳中的含水量一般为60～75%。只有具有充分的水分条件，才能保证橡胶树正常的生长及产胶与排胶。适宜橡胶树生长和产胶的年降水量以1500 mm以上为宜。然而，随着全球气候变化的影响和橡胶树种植向次适宜区的扩展，干旱和季节性旱害已成为影响天然橡胶生产的重要因素。大面积的严重旱害基本每年均会在中国、泰国及印尼等主要植胶国发生。另外，橡胶树割胶的胶乳产量由它的产胶能力与排胶能力共同决定。排胶能力包括胶乳的排出速度和排胶时间两个方面。在排胶过程中，排胶速度与排胶时间（1）与由胶乳总固形物含量（或相反的水分含量）决定的胶乳的粘度成反比；（2）与包括内部乳管、排水作用区、排胶替换区在内的乳管附近韧皮部组织初始膨压成正比，因此，韧皮部乳管系统的水分运输与平衡在橡胶树排胶过程中具有重要作用。而在产胶过程中，因橡胶树胶乳中含有60-75%的水分，胶乳再生的过程必然涉及到水分的补给。另外，因橡胶树属于典型的热带雨林树种，其生长和光合产物的积累分配过程也对水分非常敏感。因此，系统研究橡胶树体内的水分传输和平衡关系，弄清橡胶树的抗旱机理、选育橡胶树抗旱品种、对天然橡胶的产量提高和产业的可持续发展非常重要。

在植物适应水分胁迫的过程中，水分的跨细胞运输是其主要途径。而这种水分传输必须通过质膜和液泡膜上专一、高效的水分跨膜双向通道——水通道蛋白（Aquaporin）介导。根据其氨基酸序列同源性及蛋白的亚细胞定位，植物的水通道蛋白可以划分质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic protein, PIP)、液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic proteins, TIP)、类Nod26膜内在蛋白(nodulin26-like intrinsic proteins, NIP)、小分子碱性膜内在蛋白(small and basic intrinsic proteins, SIP)、类GlpF膜内在蛋白(GlpF-like intrinsic proteins, GIP)以及HIP (hybrid intrinsic proteins, HIP)和XIP(X intrinsic proteins, XIP) 7类，其中以PIP最受关注。拟南芥、玉米，水稻、烟草等植物中的研究表明，水通道蛋白与细胞膜的透水能力、干旱条件下的植物生理生化反应等密切相关。

    橡胶树中，最近，Tungngoen等从无性系PB217中克隆到HbTIP1;1、HbPIP1;1和HbPIP2;1三个水通道蛋白基因，研究表明HbPIP2;1、HbTIP1;1在乙烯利刺激橡胶树增产的机理中起着重要作用。由于植物中的水通道蛋白多为多基因家族编码，如拟南芥（Arabidopis thaliana）、玉米(Zea mays)、水稻(Oryza sativa)中分别含有35、36和33个家族成员，进一步分离和鉴定橡胶树中与产排胶关系密切的水通道蛋白显得非常必要。为此，我们通过对橡胶树的胶乳进行全转录组测序，经过深入研究，发现了本发明中涉及到的在胶乳中高丰度表达且显著受乙烯利刺激调控的HbPIP2;3。

发明内容

本发明的目的是提供了一种新的橡胶树水通道蛋白及其编码基因与应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供橡胶树水通道蛋白，最初来自于大戟科橡胶树属巴西橡胶树(Hevea brasiliensis Muell. Arg.)，名称为HbPIP2;3，是如下(1)或(2)的蛋白质：