专利名称：植物耐逆性相关蛋白GmTPRPK1及其编码基因和应用的制作方法干旱、高盐及低温等逆境胁迫是影响植物生长、发育的障碍因子。因此，了解小麦对逆境条件的应答与信号传导机制，提高小麦品种的抗逆性，成为小麦遗传研究及小麦品种改良的重要任务之一。在逆境胁迫下植物体内会产生一系列应答反应，伴随着许多生理生化及发育上的变化。明确植物对逆境的反应机制，将为抗逆基因工程研究和应用提供科学论据。目前，植物抗逆性研究已逐渐深入到细胞、分子水平，并与遗传学和遗传工程研究相结合，探索用生物技术来改进植物生长特性，其目的是提高植物对逆境的适应能力。在干旱、高盐和低温等环境胁迫的逆境条件下，植物能够在分子、细胞和整体水平上做出相应的调整，以最大程度上减少环境所造成的伤害并得以生存。许多基因受胁迫诱导表达，这些基因的产物不仅能够直接参与植物的胁迫应答，而且能够调节其它相关基因的表达或参与信号传导途径，从而使植物避免或减少伤害，增强对胁迫环境的抗性。与胁迫相关的基因产物可以分为两大类第一类基因编码的产物包括离子通道蛋白、水通道蛋白、 渗透调节因子(蔗糖、脯氨酸和甜菜碱等)合成酶等直接参与植物胁迫应答的基因产物；第二类基因编码的产物包括参与胁迫相关的信号传递和基因表达调节的蛋白因子，如蛋白激酶、转录因子等。其中，蛋白激酶在植物胁迫信号的感知、传递的调控中起着重要作用。到目前为止，已发现的蛋白激酶约有300种左右，分子内都存在一个同源的由约 270氨基酸残基构成的催化结构区。在细胞信号传导、细胞周期调控等系统中，蛋白激酶形成了纵横交错的网络。这类酶催化从ATP转移出磷酸并共价结合到特定蛋白质分子中某些丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基的羟基上，从而改变蛋白质、酶的构象和活性。目前，在植物中已知的与胁迫相关的蛋白激酶主要有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶如 MAPK(mitogen-activated protein kinase), CDPK(calcium-dependent proteinkinase)；酪氨酸蛋白激酶如Src家族、Tec家族、ZAP70、家族、JAK家族；还有一种丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸双特异性蛋白激酶，如DYRK相关的蛋白激酶，CDC25等。这三类蛋白激酶均有文献报道参与植物相应外界环境胁迫的信号传导过程，提高植物对外界逆境的适应能力。根据蛋白激酶的磷酸化氨基酸残基的种类，蛋白激酶可以分为Ser/Thr蛋白激酶，Tyr蛋白激酶以及双特异性Ser/Thr/Tyr蛋白激酶。Ser/Thr蛋白激酶主要包括MAPK， CDPK，JNK等。这种类型的蛋白激酶目前研究的较多，并且在信号传导途径中起重要作用。 而酪氨酸蛋白激酶分为两类，一类是非受体型酪氨酸蛋白激酶，以src基因产物为代表，此外还有kS、Fyn、LCk、Fgr、Lyn、FpS/FeS及Abl等；另一类是受体型酪氨酸蛋白激酶，根据它们的结构不同，受体型酪氨酸激酶可以分为9种类型。在动物细胞中，酪氨酸蛋白激酶往往参与程序性细胞死亡、癌变等重要细胞行为。植物中酪氨酸蛋白激酶研究较晚。Maya Mayrose等人的工作表明，西红柿中的双特异性激酶LeMPK3能够提高植物对病原体的抵抗。文献提出，在受到病原体的侵害后，LeMPK3激酶的活性首先提高，然后LeMPK3的mRNA的表达量也短暂的提高。2002年， Parvathi Rudrabhatla等人从花生cDNA文库中得到一个双特异性蛋白激酶，具有丝氨酸/ 苏氨酸/酪氨酸蛋白激酶活性。并且发现，该激酶的mRNA表达水平以及激酶活性受到低温和高盐胁迫的诱导。但是其蛋白表达水平却没有明显的变化。在250mM浓度的NaCl处理 24h下，STY的mRNA表达水平提高了 20倍，在4°C条件下处理Mh，其mRNA表达水平提高了 50倍左右。在IOOmMABA处理下，STY表达量没有变化。目前，在许多植物中都发现蛋白激酶参与抗病，抗逆境等信号传递过程 (ParvathiRudrabhatla, 2002 ；Lizhong Xiong, 2003)。Parvathi Rudrabhatla 等认为，花生中的一种STY激酶参与了花生对非生物胁迫的起始相应，证明了一种非MAH(途径的蛋白激酶级联信号传递过程在非生物胁迫中起重要作用。Lizhong Xiong等人认为，水稻蛋白激酶0sMAPK5能够提高水稻对低温，干旱，高盐以及病害等的抗性。而Jen Sheen认为，钙离子依赖的蛋白激酶CDH((CDHa and CDH(Ia)能够激活与植物抗逆境相关基因的启动子， 参与植物逆境信号传导过程。Riichiro Yoshida等报道，在拟南芥中ABA诱导的蛋白激酶 SnRK2在植物响应脱水胁迫的信号传导过程中起到重要的作用。由于植物的逆境耐性是由多基因调控的复杂性状，依靠导入单个功能性蛋白基因很难实现植物抗逆性的综合提高。 因此，利用一个关键性转录因子促进多个功能基因的表达，从而增强植物的抗逆性，已经成为植物抗逆基因工程的研究热点。综合目前的研究结果，蛋白激酶在植物响应逆境胁迫的信号传导途径中占有重要的地位。蛋白激酶通过自身的磷酸化提高或者降低自身的激酶活性，通过磷酸化底物提高或者降低底物蛋白的酶活性，然后底物蛋白又调控下游基因的酶活，形成一个级联调控途径。如RAS信号调控途径，在细胞受体酪氨酸蛋白激酶感受到配体的信号后，形成二聚体并发生自身磷酸化，激活RAS，然后由活化的RAS激活引起蛋白激酶的级联反应。这种级联调控是一种很精密很复杂的调控网络，蛋白激酶可能在上游作为一种开关在行使其功能。
本发明的目的是提供一种植物耐逆性相关蛋白GmTPRPKl及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，为一种双特异性蛋白激酶，来源于大豆属大豆 (Glycinemax.),是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。序列表中序列1的蛋白质由492个氨基酸残基组成，自氨基端第1位置第7位氨基酸残基序列为N端豆蔻酰化位点，第63位至第312位氨基酸残基序列为保守的的丝氨酸 /苏氨酸，酪氨酸蛋白激酶激活区，自氨基端第392位-481位氨基酸残基序列为C端IPR保守区。GmTPRPKl激酶含有11个蛋白激酶共有的保守域(Hanks and Hunter，19卯)。激酶保守区从第66位氨基酸到第312位氨基酸，跨度为247个氨基酸。N端的肉豆蔻位点具有膜锚定功能，将蛋白定位在细胞膜内膜上，而C端的IPR保守区的主要功能是协助蛋白相互作用，也有引导蛋白定位在细胞核上的功能。为了使(a)中的GmTPRPKl便于纯化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列本发明公开了一种植物耐逆性相关蛋白GmTPRPK1及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。GmTPRPK1在干旱、高盐、ABA、高盐、乙烯等诱导下表达，在低温胁迫下表达受抑制。GmTPRPK1能够提高植物对高盐、干旱的抗性，促进根系的发育。GmTPRPK1能够自磷酸化，定位在细胞核和细胞膜上，分布范围较大。本发明的GmTPRPK1为人为控制抗逆和耐逆相关基因的表达提供了基础，将在培育抗逆性和耐逆性增强的植物育种中发挥重要的作用。