[发明专利]中间锦鸡儿CiCPK32基因在调控植物抗逆性的应用

说明书

本发明涉及生物基因工程领域，具体而言，涉及中间锦鸡儿CiCPK32基因，同时涉及该基因的功能研究和在调控植物抗逆性的应用。本发明利用中间锦鸡儿的转录组数据库，从中间锦鸡儿中克隆得到与非生物胁迫相关的CiCPK32基因，在拟南芥中过表达后，进行干旱、高盐和ABA等胁迫处理，并揭示其功能，为其今后应用于改善农林草植物耐受逆境能力提供理论依据和支持。

技术领域

本发明涉及生物基因工程领域，具体而言，涉及中间锦鸡儿CiCPK32基因，同时涉及该基因的功能研究和在调控植物抗逆性的应用。

背景技术

低温、干旱、土地盐碱化等环境条件是影响植物生长发育的主要逆境胁迫因子，植物在逆境胁迫下的生理生化变化以及对逆境适应能力的研究是近年来的研究热点。探索如何提高植物的抗逆性已经成为急需解决的关键问题。植物为了适应逆境环境，会在分子、细胞、器官、生理生化等水平上做出及时调节。随着生物的进化，植物体内产生了复杂的信号传递系统，从而提高了植物的抗逆能力。钙离子是胞内的第二信使，是植物体内一种重要的信号转导因子，参与植物生长发育、免疫防御和激素调节，并且对光和各种胁迫信号均有响应。目前，在植物中有钙调素、钙依赖蛋白激酶(CDPK)和钙调磷酸酶B类蛋白这三种钙受体蛋白，其中钙依赖蛋白激酶是目前研究的热点。钙依赖蛋白激酶是主要的初级钙离子感受器之一，同时也是Ca²⁺响应蛋白，植物中分布广泛，在植物钙信号转导过程中具有重要作用，同时在植物应答逆境信号传递过程中起重要作用。

CDPK是植物和原生生物所特有的、在动物体内尚未发现的一类丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶，它的全称为：钙依赖和钙调素不依赖的蛋白激酶(Calcium-dependent andcalmodulin-independent protein kinase)或类钙调素结构域的蛋白激酶(Calmodulin-like protein kinase)，是一种特殊的钙离子结合蛋白。该蛋白首次在豌豆(Pisumsativum)中报道，并在大豆(Glycine max)中首次得到纯化和鉴定。随着对CDPK的研究的不断深入，人们发现CDPK是一个大的基因家族，目前，在水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticumaestivum)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、杨树(populus trichocarpa)和葡萄(Vitisvinifera)等多种植物中均鉴定出CDPK蛋白，例如，在模式植物拟南芥基因组中已经鉴定出34个CDPK家族成员，分别位于五条染色体上，其中CPK2/17/20/34被证实与花粉管伸长有关；而且在早期研究中表明，矮牵牛的两个基因PiCPK1和PiCPK2也可能参与对花粉管生长的调节，拟南芥CPK28基因被认为是赤霉素(Gibberellic acid，GA)和茉莉酸(Jasmonicacid，JA)的调节基因，CPK4和CPK11在乙烯的生物合成中发挥着重要作用，CPK21和CPK23在植物的耐盐和耐旱途径起负调控作用，该基因缺失增强了对相应非生物胁迫的耐受性，而过表达的株系则表现出相反的表型。在水稻中，目前为止已鉴定出31个CDPK家族成员，大豆中发现50个CDPK基因成员，玉米(Zea mays)中克隆得到40个CDPK基因，普通小麦和杨树中分别发现20个CDPK基因，蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)基因组中鉴定出25个CDPK基因，谷子(Setaria italica)中发现29个CDPK基因，马铃薯(Solanum tuberosum)中鉴定出21个CDPK基因，此外，在甜瓜(cucumis melo)、苹果(Malus pumila Millapple)、葡萄和花生(Arachis hypogaea)中均鉴定出CDPK基因。随着研究的不断深入，发现CDPK参与花期调节、植物根系发育和激素的合成及信号通路的调节，同时也在调控细胞分化、程序性死亡中发挥重要功能，如StCDPK5转基因马铃薯增强了对晚疫病病原体的抗性。