[发明专利]一种烟草干旱响应基因NtRDP1及其编码蛋白和应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种烟草干旱响应基因NtRDP1及其编码 蛋白和应用。

背景技术

烟草作为重要的经济作物，在整个生育期对水分的要求很高。随着全球暖干化，干 旱胁迫普遍存在，且呈加剧趋势。目前，干旱已成为烟草生长发育的主要影响因子。干旱出 现在团棵期，易造成烟株早花；出现在旺长期，会造成叶片发育不良；出现在成熟期，会造成 烟叶厚而粗糙，烟碱、含氮化合物含量过高而含糖量降低，造成糖碱比失调，还可能造成旱 烘假熟现象。中国大部分烟区位于干旱、半干旱的丘陵山区，常因土壤干旱而影响烟株的生 长发育，导致烟叶的产量和品质降低。因此，加强烟草抗旱基因资源的挖掘和利用，对于优 质烟叶生产具有重要意义。

干旱对烟草生长发育、生理生化及产、质量有着重要的影响。干旱对烟草生长发育 的影响，主要表现在不仅降低了种子的萌发和幼苗的成活，还抑制了根系的生长，从而影响 了矿质营养的吸收；另外，干旱胁迫还导致植株生长矮小，节间短，叶片小，易早衰。干旱对 烟草生理生化的影响，主要表现在干旱胁迫影响了叶片叶绿素的合成，促进了叶绿素的分 解，从而降低了叶片的光合效率（PlantMolecularBiology，1979，20:37-44）；干旱胁迫 还导致植株氮素代谢关键酶硝酸还原酶（NR）的活性降低，而蛋白水解酶活性增强引起脯氨 酸、谷氨酰胺、天冬酰胺和缬氨酸等大量积累；另外，干旱胁迫还导致叶片膜脂过氧化作用 增强，膜透性增加，丙二醛（MDA）含量升高，出现电解质外渗。抗氧化保护酶SOD、POD、CAT等 酶活性显著下降（作物学报，1996，22：117-121）。另外，干旱不但影响烟叶产量，而且会造成 烟叶的总氮、烟碱、蛋白质含量的增加；总糖、还原糖和钾含量的减少，导致品质下降（烟草 科技，1993，6:30-33）。

近年来，随着基因组学和分子生物学技术的快速发展，越来越多的作物抗旱基因 被克隆和鉴定。目前作物中克隆的抗旱基因可分为两大类：第一类为功能基因，主要在植物 抗性中起保护作用。这一类基因主要包括（1）渗透调节基因如：海藻糖合成酶基因TPS1、脯 氨酸合成酶基因P5CS、甘露醇合成基因mt1D、甜菜碱合成酶级以内BADH、以及多按合成基因 Odc等；（2）保护生物大分子的活性基因如：脱水蛋白基因BDN1、水通道蛋白基因AQP和晚期 胚胎发生丰富蛋白LEA等。第二类为调节基因，主要在信号传导和逆境基因表达过程中起调 节作用，主要包括一些转录因子基因如：WRKY、DREB、MYB、bZIP、NAC等。这些基因在植物基因 工程中已得到广泛的应用。

泛素化是植物体内蛋白质翻译后的重要修饰方式之一，是蛋白质降解的信号。泛 素连接酶是蛋白质泛素化过程中的关键酶类，决定了泛素化修饰的特异性。已有研究结果 表明，泛素连接酶基因在植物抗逆性和激素调控中起着重要的作用（PlantJ,2010,61: 1029-1040；JExpBot,2007,58:221-227）。目前烟草中有关泛素连接酶编码基因的克 隆、功能鉴定及应用的报道较少。

发明内容

本发明提供一种受干旱胁迫诱导表达的烟草基因NtRDP1及其应用；该基因编码一 种具有指环结构的泛素连接酶，过量表达能提高植物对干旱胁迫的适应性，尤其能够提高 植物的抗旱能力。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种烟草干旱响应基因NtRDP1，来源于烟草（Nicotianatabacum），其核苷酸序列为：

1）序列如SEQIDNO.1所示的DNA分子；或

2）SEQIDNO.1所示核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或几个核苷酸；或

3）在严格条件下与（1）限定的DNA序列杂交且编码相同功能蛋白的核苷酸序列。

所述的严格条件为在0.1×SSPE或0.1×SSC和0.1％SDS的溶液中，65℃条件下 杂交并洗膜。

本发明所述烟草干旱响应基因NtRDP1的编码蛋白也属于本发明的保护范围。

所述的编码蛋白为如下氨基酸序列之一的蛋白：

a）序列如SEQIDNO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

b）将SEQIDNO.2所示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/ 或添加且具有相同功能由序列SEQIDNO.2衍生的蛋白质。

上述（b）中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。