本發(fā)明專利技術(shù)公開了與植物抗蚜蟲能力相關(guān)的蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種與植物抗蚜蟲能力相關(guān)的蛋白。本發(fā)明專利技術(shù)所提供的與植物抗蚜蟲能力相關(guān)的蛋白，是如下(a)或(b)的蛋白質(zhì)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中序列1的氨基酸殘基序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與抗蚜蟲相關(guān)的由(a)衍生的蛋白質(zhì)。本發(fā)明專利技術(shù)將包含Amlec基因的重組植物表達載體通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法導(dǎo)入煙草，獲得了轉(zhuǎn)基因煙草對轉(zhuǎn)基因煙草進行蚜蟲抗性鑒定，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因煙草與對照煙草相比，對蚜蟲的抗性明顯提高，對蚜蟲種群的平均抑制率為35.5％。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及與植物抗蚜蟲能力相關(guān)的蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
蚜蟲為同翅目蚜科，是一種破壞力極強的農(nóng)業(yè)害蟲，它的特點為個頭小，身子軟，繁殖能力特強，多寄主，能進行孤雌生殖和有性生殖。由于蚜蟲具有適應(yīng)能力強，食譜廣，繁殖率極強等特點，如何有效地對它進行有效防治成為許多科學(xué)工作者多年來一直致力研究的難題。植物基因工程的發(fā)展為蚜蟲防治開辟了新的途徑。目前研究者已克隆得到了多個與抗蚜相關(guān)的基因。從抗蚜蟲廣譜性上來分，這些基因主要分為兩類一個是特異性抗蟲牙基因如Nr基因(Nasonovia ribisnigr):該基因從一種野生型的萵苣中獲得,只針對Nasonovia ribisnigr (屬于姆蟲的一個種)起作用；Vat基因法國的一個研究小組從朝鮮的一個甜瓜品種中發(fā)現(xiàn)的，該基因可抑制蚜蟲在植物器官上繁殖，又可以防止蚜蟲傳播病毒；sdl基因只針對于蘋果紅圓尾姆(Dysaphis devecta)生物I型和II型起作用，目前該基因已經(jīng)被繪制了精密的物理圖譜，為克隆該基因奠定了基礎(chǔ)；Mi_l，2基因該基因來源于茄科植物番茄中，全長14. 7kb，編碼由1257個氨基酸組成的蛋白，該基因?qū)儆趎ucleotide-binding leucine rich repeat (NBLRR)家族，即富含亮氨酸的核苷酸結(jié)合家族，后來Rossi等(1998)進行了進一步研究，發(fā)現(xiàn)其位于番茄的第6號染色體上，并且該基因具有高度的種屬特異性，對轉(zhuǎn)該基因的馬鈴薯分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯只對Wu3型的蚜蟲起作用，將該基因轉(zhuǎn)入茄子發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因茄子只針對于線蟲起作用，而對蚜蟲不起作用(Rossi, Μ. , Goggin, F. L. , Milligan, S. B. ,Kaloshian, I. ,UlIman,D.Ε.,and Williamson,V. Μ. , The nematode resistance gene Mi of tomato confers resistance against thepotato aphid. Proc Natl Acad Sci U S A 1998.95 :9750-9754)。另一種是廣譜性的抗蚜基因如細胞分裂素基因=Smigocki等(1993)將細胞分裂素基因ipt (異戊烯基轉(zhuǎn)移酶細胞分裂素合成的關(guān)鍵酶)基因轉(zhuǎn)化煙草，發(fā)現(xiàn)陽性植株能夠抑制綠桃姆(Myzuspersicae)的發(fā)育，經(jīng)后續(xù)試驗證發(fā)現(xiàn)是植物激素的過量表達從而干擾了昆蟲正常的生理代謝而使桃蟲牙的發(fā)育受到抑制(Smigocki, A.，Neal, J. ff.，Jr.，McCanna, I.，and Douglass, L.，Cytokinin-mediated insect resistance in Nicotiana plants transformed with theipt gene. Plant Mol Biol 1993. 23 =325-335);蛋白酶抑制劑基因由于同翅目昆蟲體內(nèi)缺乏蛋白酶，因而目前常見的蛋白酶抑制劑基因抑制蚜蟲的效果，但是一些小的蛋白酶抑制齊U，如胃蛋白酶抑制劑(pepstain)和抑糜酶素(chymostain)對蟲牙蟲有致死作用；凝集素基因具有對多種單糖和寡聚糖專一性結(jié)合的能力，因而使這類基因在抗蚜基因工程育種方面具有很大的潛力，該基因也是迄今為止研究最為深入、廣泛的抑制蚜蟲發(fā)育、繁殖比較明顯的基因(郭洪年，侯漢娜，歐陽青，吳家和，抗蚜基因及其轉(zhuǎn)基因植物.中國生物工程雜志 2008. 28 :118-124)。植物凝集素是一種存在于許多植物的種子和營養(yǎng)器官中具有一個或多個能夠與單糖或寡聚糖特異可逆結(jié)合的非免疫蛋白。到目前為止，已對雪花蓮、石蒜(Zhao，X.，Yao，J., Sun,X. , and Tang,K. ,Molecular cloning and characterization of a novel lectingene from Lycoris radiata. DNA Seq 2003. 14 :223-226)、觀音蓮、紅豆杉、掌葉半夏、小麥、扁豆等植物凝集素基因進行了克隆、序列及功能分析。按照植物凝集素亞基結(jié)構(gòu)特征的不同，將其分為四種類型部分凝集素(merolectins):部分凝集素是具有單一的糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域的一種小分子蛋白，它不具有凝集細胞或沉淀糖綴合物的能力。目前發(fā)現(xiàn)僅有很少的凝集素屬于該類型，如克隆自橡膠樹的幾丁質(zhì)結(jié)合橡膠素和蘭科的單子葉甘露糖結(jié)合凝集素；全凝集素(hololectins)全凝集素是至少具有兩個糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域的一種植物蛋白，這些糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域相同或高度同源，該類型的凝集素具有凝集細胞或沉淀糖綴合物的能力，目前發(fā)現(xiàn)的大部分植物凝集素屬于該類型，如抗蚜效果明顯的單子葉甘露糖凝集素就屬于該類；嵌合凝集素(chimerolectins):嵌合凝集素是具有至少一個單一糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域和另一種結(jié)構(gòu)域組成的一種融合蛋白質(zhì)，后一結(jié)構(gòu)域一般具有催化等生物活性，該區(qū)域功能的發(fā)揮 與糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合糖功能的發(fā)揮是相對獨立的，兩個功能域功能的發(fā)揮互不影響；超凝集素(superlectins):超凝集素是由兩個在結(jié)構(gòu)和糖結(jié)合種類上都不一樣的糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域組成的融合蛋白，兩個糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域相互獨立，超凝集素也可看做一類特殊的嵌合凝集素。按照氨基酸序列相似性及其在進化上關(guān)系的不同，可將其分為7個家族豆科凝集素家族、木菠蘿素家族、葫蘆科韌皮部凝集素、莧科凝集素、幾丁質(zhì)結(jié)合凝集素家族、單子葉甘露糖結(jié)合凝集素和II型核糖體失活蛋白。目前用于抗蚜蟲研究的主要是單子葉植物甘露糖結(jié)合的凝集素，對于單子葉植物甘露糖特異結(jié)合的植物凝集素，利用基于結(jié)構(gòu)注解的序列分析可以看到，它們的同源性非常高。它們形成了一個共同的識別糖環(huán)的不連續(xù)表位，即Gln-X-Asp-X-Asn-X-X-X-Tyr (QDNY結(jié)構(gòu)域)，該區(qū)域為凝集素作用位點。凝集素在植物的防御體系中起著非常重要的地位，目前已經(jīng)有多種證據(jù)證明了凝集素在植物保護方面起到的地位，一個重要的證據(jù)即是植物凝集素具有單糖或寡聚糖特異可逆結(jié)合的能力，尤其是對于在植物中不常見或壓根不存在的寡糖具有更高的親和性(Lam, S.K. , and Ng, Τ.B. , Lectins !production and practical applications. ApplMicrobiol Biotechnol 2011.89:45-55)。例如，幾丁質(zhì)結(jié)合凝集素能夠識別并結(jié)合真菌細胞壁成分中的幾丁質(zhì)或無脊椎動物外骨骼成分中的寡糖，從而防止真菌對植物的感染或害蟲對植物的蠶食；另外植物凝集素的保護作用可以從提取的植物蛋白人工飼喂蚜蟲及轉(zhuǎn)凝集素基因的植物具有良好的抗蚜蟲效果方面得到了充分的證明，下面幾個直接證據(jù)進一步說明植物凝集素的防御作用(1)植物凝集素的抗細菌活性。豆科凝集素中的幾種同細菌肽聚糖的組成成分N-乙酰氨基葡糖，N-乙酰胞壁酸及胞壁酰二肽能強烈作用，防止細菌對植物的侵害。(2)植物凝集素抗真菌性。幾丁質(zhì)結(jié)合凝集素可結(jié)合真菌細胞壁，體外研究表明麥胚凝集素可抑制某些真菌孢子的出芽及綠色木霉菌的生長，蕁麻凝集素可以通過牽連真菌的內(nèi)生菌絲從本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種蛋白，是如下(a)或(b)的蛋白質(zhì)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中序列1的氨基酸殘基序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物抗蚜蟲相關(guān)的由(a)衍生的蛋白質(zhì)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王志興，苗猛猛，王旭靜，唐巧玲，
申請(專利權(quán))人：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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