[发明专利]珠美海棠水通道蛋白MzPIP2；1及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物耐逆性相关水通道蛋白MzPIP2；1及其编码基因与应用，特别是来源于珠美海棠(Mulas Zumi Mats)的耐逆性相关水通道蛋白MzPIP2；1基因及其编码蛋白的应用。属于生物技术领域。

背景技术

环境中各种胁迫因素，如干旱、盐碱、低温等严重影响植物的生长发育和品质形成。因此，提高植物的耐逆性是植物育种的主要目标之一。

目前，基因工程育种已经成为增强植物耐逆性的重要方法之一。高等植物有多种途径应答环境中的各种逆境胁迫。植物可在体内积累大分子蛋白，如调渗蛋白、水通道蛋白、晚期胚胎丰富蛋白等，这些蛋白可参与逆境应答。其中，水通道蛋白的数量和开关能限制植物体内水分流失，维持水分平衡，因而可以改变植物对胁迫因子的耐受能力。

水通道蛋白普遍存在于动物、植物及微生物中，是一种能介导水分主动跨膜运输的通道蛋白，属于跨膜通道MIP(Membrane Intrinsic Protein)大家族(Maurel，1997)，对植物维持水分平衡非常重要。由植物水通道蛋白介导的自由水，可快速跨生物膜转运，构成了植物体水进出细胞的主要途径。植物水通道蛋白无论是在细胞水平还是在整个植株水平都对保持水分的平衡起到非常重要的作用。

水通道蛋白具有MIP家族结构的典型特征(Heymann and Engel，2001)。序列亲水性分析表明：水通道蛋白具有由五个短环(1oop A-E)相连的六个跨膜α-螺旋及伸入细胞质的N端和C端组成。蛋白的每半部分均包含一个由三个氨基酸组成的结构域NPA盒(Asp-Pro-Ala box)，NPA盒高度保守，在已知的MIP基因中，几乎所有的基因均具有该结构域。根据多肽序列和位置分布，植物MIP可分为四类：质膜内在蛋白(PIP)、液泡膜内在蛋白(TIP)、NOD26类似内膜蛋白(NIP)和碱性小内在蛋白(SIP)。

大量研究表明，植物通过控制水通道蛋白的数量和活性来抵御各种逆境胁迫。研究发现拟南芥水通道蛋白基因对盐、干旱、低温、缺氧胁迫和脱落酸均产生响应。人们相继从不同植物中克隆得到在逆境下起作用的水通道蛋白基因，但尚未克隆珠美海棠中与非生物胁迫相关的该类基因。

发明内容

本发明的目的在于提供珠美海棠水通道蛋白MzPIP2；1及其编码基因，本发明的另一目的在于提供珠美海棠水通道蛋白MzPIP2；1的应用，以及相应的培育耐逆性植物的方法，以期在植物抗逆性研究领域广泛应用，切实增强植物和作物的耐逆性并提高其经济效益。

本发明提供一种与植物耐逆性相关的蛋白及其编码基因，本发明所提供的蛋白，名称为MzPIP2；1，来源于珠美海棠。

本发明提供的珠美海棠水通道蛋白MzPIP2；1，具体为如下(a)或(b)所示的蛋白：

(a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)将序列表中序列2的氨基酸序列，经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加，得到的且与植物耐逆性相关的由(a)衍生的蛋白质。

序列表中序列2由283个氨基酸残基组成，属于珠美海棠的水通道蛋白家族。该序列具6个跨膜区，其中，自序列氨基末端第21-43位氨基酸残基是TM1；第58-80位氨基酸残基是TM2；第100-122位氨基酸残基是TM3；第143-164位氨基酸残基是TM4，第177-199位氨基酸残基是TM5；第225-247位氨基酸残基是TM6。具有质膜水通道蛋白家族的特征序列GGGANXXXXGY(自序列氨基末端第133-142位氨基残基)和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN(自序列氨基末端第202-217位氨基残基)。其中TM2和TM3之间，TM5与TM6跨之间，各包含有一个NPA(Asn-Pro-Ala)保守结构域，分别位于自序列氨基末端第84-86位氨基残基和第205-207位氨基残基，具有水通道蛋白的典型特征。