[发明专利]水稻OsDRUP1基因在增强植物抗旱性中应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域中水稻含U box相关基因OsDRUP1在增强植物抗旱性中应用。 

背景技术

各种生物和非生物胁迫是影响水稻生长和产量的重要因素，发掘能够改善水稻抵抗逆境胁迫能力的基因将为基因工程改良水稻新品种打下基础。在长期进化过程中，植物在分子、细胞、生理和生物化学水平上发展出多种机制应对逆境胁迫。基因工程技术通过改变一个或几个基因的活性来提高植物的抗逆性，它是在基因水平上进行的，具有精确性和稳定性，提高了育种的高效性，极大地加快了育种速度，对于我们了解抗逆植物复杂的性状以及相关机制也是非常必要的。随着分子生物学与基因工程技术的日趋成熟和迅猛发展，通过基因工程手段改良作物的抗性已经受到越来越广泛的关注和重视。 

干旱应答的基因根据其生物功能分成三类：转录水平上的，转录后水平的RNA或是蛋白质的磷酸化，渗透调节物质或分子伴侣(Chae，Letal.2008)。在响应干旱反应过程中，生理生态的变化主要包括早熟、叶的卷曲、蒸腾速率的降低、气孔的关闭以及渗透调节物质的积累等，而这些变化也是通过基因来决定的。 

泛素蛋白酶体途径由(ubiquitin，Ub)、泛素活化酶(ubiquitin-activating enzyme，E1)、泛素结合酶(ubiquitin-conjugating enzymes，E2s)、泛素蛋白连接酶(ubiquitin-protein ligases，E3s)、26S蛋白酶体和泛素解离酶(deubiquinating enzymes，DUBs)等组成，其对靶蛋白的降解是一种级联反应过程。泛素首先在E1催化下，其C末端甘氨酸残基与E1的半胱氨酸残基间形成高能硫酯键而获得活性。E1泛素结合的中间体再将泛素转移给E2，形成E2泛素中间体。最后靶蛋白的泛素化还需要另一个特异的泛素蛋白连接酶E3。E3可以直接或间接与底物结合，促使泛素从E2形成的硫酯中间产物转移到靶蛋白赖氨酸残基上，进而形成多聚泛素链，作为底物被蛋白酶体识别和降解的靶向性信号。生物体内存在众多E3连接酶，可以特异识别靶向蛋白，具有蛋白降解的高度选择性。参与生命各项进程，在植物抵御环境胁迫适应环境上也起着重要的作用。U-box E3s是一个相对较小的E3s家族，在结构上与RING结构域相似，有时多聚泛素链的形成还需要泛素链延长因子的辅助，人们将这类功能的酶命名为E4s，U-box家族成员就具有E4s的特点。 

在植物中，也已经克隆验证了多个跟抗逆相关的E3连接酶。OsSDIR1就是一种E3连接酶，在水稻的所有的组织中均有表达，并且在干旱胁迫下表达量增加。体外多聚泛素化的试验证明了OsSDIR1是一种有功能的E3连接酶，并且RING区是其活性所必须的。在干旱胁迫下，过表达OsSDIR1转基因水稻的气孔较对照相比关闭的较多，并比对照植株表现出较强 的抗性。(Ting Gao etal.2011)。同时具有RING结构域的E3连接酶RGLG2与AtERF53在细胞核中发生相互作用：在干旱胁迫中，RGLG2通过调节AtERF53的蛋白降解来进行负向调控植株抗旱性(Chen et al.2011)。 

近几年许多与植物非生物胁迫相关基因被克隆和分析，初步了解了参与非生物胁迫应答反应的机制，但是植物抗旱性状是及其复杂的，抗旱相关基因还有待于进一步发掘和验证。 

发明内容

本发明的目的是提供序列表中序列1所示的蛋白及其编码基因(OsDRUP1)。 

本发明提供了序列表中序列1所示的蛋白及其编码基因在增强植物抗旱性中的应用；所述蛋白的编码基因为如下1)-4)中任一所述的基因； 

1)序列表中序列2、3的自5′末端第25位-1320位所示的DNA分子； 

2)序列表中序列2、3所示的DNA和RNA分子； 

3)在严格条件下与1)所示的DNA分子杂交且编码所述蛋白的DNA分子； 

4)与1)或2)所述的DNA分子具有90％以上的同源性且编码所述蛋白的DNA分子。 

含有序列表中序列2所示蛋白的编码基因的重组表达载体在增强植物抗旱性中的应用也属于本发明的保护范围。 

所述重组表达载体的构建过程中，在其转录起始核苷酸前加上4个Myc蛋白标签，在pCUbi1390的多克隆位点间，即Ubiquitin启动子后插入所述序列表中序列1所示蛋白的编码基因得到的重组表达载体。 

所述植物为单子叶植物-水稻，包括双子叶植物。