[发明专利]厚藤IpLEA基因及其编码蛋白和应用

说明书

本发明提供了厚藤盐胁迫应答相关基因IpLEA，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，其cDNA阅读框序列如SEQ ID NO.2所示。本发明IpLEA基因编码的胚胎发生丰富蛋白(Late embryogenesis abundant proteins)IpLEA与提高酿酒酵母、大肠杆菌和植物的耐盐耐旱性相关。通过构建IpLEA基因的酵母、大肠杆菌和植物转基因超表达载体，将IpLEA基因在酵母、大肠杆菌和拟南芥中超表达，可以提高酵母、大肠杆菌和拟南芥对盐胁迫和干旱胁迫的耐受性。该基因可应用于工程菌及植物针对高盐干旱胁迫的遗传工程育种，具有很大的应用价值。

技术领域

本发明属于生物基因工程领域，具体涉及厚藤(Ipomoea pes-caprae L.)中一个新的耐盐抗旱基因IpLEA，该基因编码厚藤胚胎发生晚期丰富蛋白(Late-EmbryogenesisAbundant Proteins，LEA蛋白)，在调控生物体耐盐抗旱性方面的应用。

背景技术

厚藤(Ipomoea pes-caprae L.)是一种具有高度耐盐和抗旱能力的盐生植物，在全世界热带亚热带滨海及岛屿地区均有分布，是典型的盐生植物之一。由于厚藤具有高度的抗逆能力，其抗逆分子机制的探讨具有重要的理论意义，而通过对其抗逆遗传资源的发掘以及对抗逆功能基因的深入研究具有广泛的应用前景。

植物在其生长过程中，通常会遭遇多种逆境胁迫对其生长和发育产生不利的影响，其中水分缺失是常见的一种。造成植物或细胞缺水的逆境主要包括以下几种：冷冻、干旱和盐胁迫。植物在适应这些逆境的进化过程中，发展了一系列的生理及分子机制减缓逆境胁迫对植物生长发育的伤害，维持其完成正常的生长周期和世代交替。LEA蛋白是植物中广泛存在的一类小分子亲水性蛋白，自从首次从棉花胚胎中获得分离以来，经过三十多年的研究，尽管该类蛋白确切的生化功能和作用机制仍不完全清楚，但已有越来越多的研究表明，植物LEA 蛋白广泛地参与应答非生物逆境胁迫(尤其是失水胁迫)的生理过程中，并在提高植物抗逆性方面发挥重要的功能。

LEA蛋白的全称为晚期胚胎发生丰富蛋白(Late embryogenesis abundantproteins,LEA proteins)，首次由Dure等(1981)在棉花胚胎发育后期的分离得到其mRNA，该mRNA翻译的产物即为LEA蛋白。几十年来，在多种植物、蓝藻、细菌及动物中均分离得到了LEA蛋白，由此可见，LEA蛋白并不是植物所特有的，而是广泛分布于生物界中。LEA蛋白及其mRNA在生物体内的积累往往与耐脱水性密切相关，但由于其分布的广泛性及成员的多样性，该类蛋白具体的生物学功能并不完全清楚。在植物中，早期关于LEA蛋白的研究表明，该类蛋白及其编码的mRNA主要积累于种子发育过程中胚胎发生的晚期(种子形成并干燥之前)，以及一些暴露于脱水、渗透压、低温等失水胁迫环境下的营养组织中，这些结果暗示该类蛋白可能参与植物应答水分限制相关的逆境胁迫，并通过改善失水胁迫中的细胞状况而发挥相应的生物学功能。由于LEA蛋白通常在缺水的组织/细胞中聚集，且通常含有较多的亲水性氨基酸，因此也被称为亲水素(Hydrophilin)。

而目前，厚藤的LEA蛋编码白及其基因的作用还有待开发。

在本发明中，我们公开了厚藤体内的一个编码LEA蛋白基因IpLEA，该基因表达能够提高酵母菌对盐和氧化胁迫的耐受性，提供了将该基因应用于工程菌酿酒酵母的耐盐和抗氧化遗传改良的应用；IpLEA在大肠杆菌中的表达能够提高工程菌大肠杆菌对高盐和干旱的耐受性，提供了将该基因用于包括大肠杆菌在内的工程菌耐盐和耐脱水的遗传改良方面的应用。本发明也简单阐述了可将该基因应用于植物的遗传改造，培育用于提高耐盐/耐旱性的转基因转基因植物。