[发明专利]一种来源于杜梨的抗病性相关基因及其编码蛋白与应用

说明书

本发明公开了从杜梨中分离得到的抗病蛋白与编码基因及其在调控植物抗病性中的应用。本发明公开的杜梨抗病蛋白(PbrPR1)，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，编码所述蛋白质的核酸分子序列如SEQ ID NO.2所示。将该基因转化拟南芥，获得的转基因植株相对于野生植株的抗病害能力提高。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种抗病相关蛋白及其编码基因与它们在调控植物抗病性中的应用。

背景技术

梨是世界上主栽的果树树种之一。梨果实的品质决定了商品价值，而果实抗病性是构成果实品质的一个重要经济性状，抗病性强的果实也更加耐储存。因此，筛选梨抗病调控相关的基因资源，有助于了解植物产生抗病相关蛋白的分子机制及植物体内对各类病原菌的防御机制，为利用基因工程手段改善果实抗病性的研究提供新的基因资源。

目前，常见的梨树防病害方法主要是化学防治和物理防治，采用栽培管理手段会大幅增加生产成本。通过喷洒农药来减少植物病害的发生是目前的主要手段，但是水源污染，农药残留和病菌抗药性等问题日益凸显，而农业生态的可持续发展逐渐成为重要考量因素。因此，解析植物抗病机理，培育植物抗病品种是从根本上减少植物病害发生的重要方法，依然是解决问题的根本途径，具有重大的科学意义和产业前景。

在植物与病原物进化及相互作用的过程中，植物逐步形成了一个抵御病原物入侵，从而保护好自己的免疫系统，主要包括了植物基础抗性(PTI)，植物抗病基因介导的抗性(ETI)及植物获得性抗性(SAR)。植物体表面的PRs可以识别病原物，进而激活PTI，构成了植物防御的第一道防线。在植物和病原物协同进化的过程中，病原物克服植物的基础免疫反应，完成对植物的侵染，病原物通过效应因子引起的植物感病的现象称为效应因子激发的感病反应(ETI)。相比植物的基础免疫，效应因子激发的免疫反应的反应强度更大，抗病效果也更加明显。病原侵染部位产生的细胞程序化死亡不但参与侵染位点的免疫反应，而且还同时激活了整个植物体系统性的广谱免疫反应，这就是系统获得性免疫(SAR)。

植物在受到病原物侵染时，会产生抗性反应，病程相关蛋白是其中参与抗病性的重要物质，能够被病原物诱导产生并在植物体内积累，对于诱导植物系统抗性，阻止病原物侵染具有重要作用。PR蛋白可分为17个家族，其中一部分蛋白的功能已经被鉴定。大量实验证据表明PR基因在抗病、激素处理、伤害、抗逆、衰老以及正常生长中都发挥着重要的作用。在烟草中超表达CABPR1基因能提高对细菌和真菌的抗性，在干旱和病菌胁迫下，拟南芥的PR1、PR2和PR5转录水平均提高。在所有的PR家族中，PR1基因经常被看做抗病反应的标志，其能被病原菌、SA、乙烯等诱导，因此其基因编码的产物PR1蛋白质已经成为近年来抗性研究的热点之一。

PR1蛋白最早从烟草中发现，随后从许多单子叶和双子叶植物中鉴定出PR1基因。PR1是一类可经病原菌和SA大量诱导表达的PR蛋白，有酸性和碱性，大多呈碱性。它属于一个多基因家族。植物PR1在结构上具有高度序列保守性，来源不同的PR1蛋白在某些结构域上具有相似性，并表现出一定程度的序列同源性，表明PR1蛋白是PR蛋白家族中独特、且保守的一类成员，它们的广泛分布及结构上的同源性也说明PR1蛋白可能具有共同的起源。PR1被证实具有抗病毒扩散、限制真菌入侵和保护植物抵御逆境胁迫等功能。PR1基因的表达水平与抗病性相关，在离体条件下表现不同程度的抗真菌活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提高植物的抗病性。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了名称为抗病蛋白(PbrPR1)的蛋白质，该蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。其包含561bp的开放阅读框，编码186个氨基酸，等电点为4.21，计算的分子量为45KDa。