本發(fā)明涉及一種與鹽脅迫相關(guān)的蛋白及其功能應用，特別是涉及一種蛋白lcsat1及其相關(guān)生物材料的應用。

背景技術(shù)：

1、土壤鹽堿化嚴重制約著農(nóng)業(yè)發(fā)展，改良修復鹽堿荒地資源，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、國土治理、生態(tài)環(huán)境保護等具有極其重要的意義，是我國重要的后備耕地資源，開展鹽堿地農(nóng)業(yè)高效利用對促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保障糧食安全具有重要意義。鹽脅迫是影響作物種子萌發(fā)、生長和產(chǎn)量的主要非生物脅迫。土地鹽堿化問題已經(jīng)嚴重危及中國糧食安全,育成耐鹽堿作物、提高鹽堿化土地利用率、保護國家糧食安全迫在眉睫。挖掘植物關(guān)鍵耐鹽基因并深入研究其分子調(diào)控機制，能夠為耐鹽堿作物培育提供重要的理論基礎。耐鹽堿基因資源在選育中的作用主要體現(xiàn)在提高作物的耐鹽堿能力，從而使其在鹽堿地上生長，提高糧食產(chǎn)量和土地利用率。因此，耐鹽堿基因資源的發(fā)現(xiàn)和應用，為耐鹽堿作物的選育提供了重要的理論基礎和實際指導。

2、富含亮氨酸重復類受體蛋白激酶（lrr-rlks）作為植物類受體蛋白激酶家族中最大的一個亞家族，數(shù)量占整個家族的一半以上，其主要特征與rlk的結(jié)構(gòu)相似，即包含一個跨膜結(jié)構(gòu)域、一個c端的胞內(nèi)激酶結(jié)構(gòu)域和胞外配體結(jié)構(gòu)域。該類蛋白的胞外配體結(jié)構(gòu)域主要是由1-32個串聯(lián)排列的亮氨酸重復單元構(gòu)成。lrr-rlks作為信號識別的受體，識別并結(jié)合特異的信號分子，從而傳遞信號，在植物對病原微生物的識別和防御中起著重要的作用。lrr類受體激酶廣泛參與了植物發(fā)育信號的感知以及傳導。調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育過程，介導植物激素的信號轉(zhuǎn)導，參與植物對病原微生物的識別及防御反應，響應植物非生物脅迫的信號轉(zhuǎn)導，可以調(diào)控植物應對逆境脅迫，提高抗逆性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提高植物的抗逆性，尤其是耐鹽性。

2、為了解決這一問題，本發(fā)明提供了蛋白質(zhì)或調(diào)控所述蛋白質(zhì)的編碼基因的表達的物質(zhì)或調(diào)控所述蛋白活性或含量的物質(zhì)的應用，所述蛋白質(zhì)為lcsat1蛋白，為下述任一種：

3、a1）氨基酸序列是seq?id?no：2的蛋白質(zhì)，

4、a2）將a1）的蛋白質(zhì)經(jīng)過氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加得到的與a1）所示的蛋白質(zhì)具有80％以上的同一性且與植物抗逆性相關(guān)的蛋白質(zhì)，

5、a3）將a1)或a2）的n末端或/和c末端連接蛋白質(zhì)標簽得到的融合蛋白質(zhì)；

6、所述應用可為如下任一一種：

7、b1）提高植物抗逆性，

8、b2）提高植物pod活性，

9、b3）提高植物sod活性，

10、b4）降低鹽脅迫條件下植物丙二醛(mda)含量。

11、所述植物抗逆性可為抗鹽性。

12、由438個氨基酸殘基組成，該蛋白包含lrr-rlk結(jié)構(gòu)域，其中第68-324個氨基酸之間序列為7個重復的?leucine-rich?repeat結(jié)構(gòu)域（pfam:?pf00560），為第68-86，91-111，115-136，237-255，258-277，281-305，308-324氨基酸之間序列，共同組成了l?domain-like；該蛋白第378?-?400之間序列為膜鑲嵌蛋白結(jié)構(gòu)域，該蛋白第401-438之間序列為胞外結(jié)構(gòu)域，第58-156為蛋白激酶ems1結(jié)構(gòu)域。

13、上述應用中，所述蛋白質(zhì)可來源于羊草。

14、上述應用中，蛋白質(zhì)同一性是指氨基酸序列的同一性?？墒褂脟H互聯(lián)網(wǎng)上的同源性檢索站點測定氨基酸序列的同一性，如ncbi主頁網(wǎng)站的blast網(wǎng)頁。例如，可在高級blast2.1中，通過使用blastp作為程序，將expect值設置為10，將所有filter設置為off，使用blosum62作為matrix，將gap?existence?cost，per?residue?gap?cost和lambda?ratio分別設置為11，1和0.85（缺省值）并進行檢索一對氨基酸序列的同一性進行計算，然后即可獲得同一性的值（%）。

15、上述80％以上同一性，可為80％、85％、90％或95％以上的同一性。

16、所述80％以上的同一性可為至少80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的同一性。所述85%以上的同一性可為至少85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的同一性。所述90%以上的同一性可為至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的同一性。所述95%以上的同一性可為至少95%、96%、97%、98%或99%的同一性。

17、上述應用中，所述調(diào)控可為如下6種調(diào)控中的至少一種調(diào)控：

18、c1）在所述編碼基因轉(zhuǎn)錄水平上進行的調(diào)控，

19、c2）在所述編碼基因轉(zhuǎn)錄后進行的調(diào)控，

20、c3）對所述編碼基因的rna轉(zhuǎn)運進行的調(diào)控，

21、c4）對所述編碼基因的翻譯進行的調(diào)控，

22、c5）對所述編碼基因的mrna降解進行的調(diào)控，

23、c6）對所述基因的翻譯后的調(diào)控。

24、上述應用中，所述物質(zhì)可為如下任一種生物材料：

25、d1)編碼上述蛋白質(zhì)的核酸分子；

26、d2)含有d1)所述核酸分子的表達盒；

27、d3)含有d1)所述核酸分子的重組載體、或含有d2)所述表達盒的重組載體；

28、d4)含有d1)所述核酸分子的重組微生物、或含有d2)所述表達盒的重組微生物、或含有d3)所述重組載體的重組微生物；

29、d5)含有d1)所述核酸分子的轉(zhuǎn)基因植物細胞系、或含有d2)所述表達盒的轉(zhuǎn)基因植物細胞系；

30、d6)含有d1)所述核酸分子的轉(zhuǎn)基因植物組織、或含有d2)所述表達盒的轉(zhuǎn)基因植物組織；

31、d7)含有d1)所述核酸分子的轉(zhuǎn)基因植物器官、或含有d2)所述表達盒的轉(zhuǎn)基因植物器官。

32、進一步地，所述生物材料中，d4）所述重組微生物具體可為酵母、細菌、藻和真菌。

33、進一步的，所述重組微生物可為農(nóng)桿菌。所述農(nóng)桿菌為lba4404。

34、進一步地，所述生物材料中，d6）所述植物組織可來源于根、莖、葉、花、果實、種子、花粉、胚和/或花藥。

35、進一步地，所述生物材料中，d7）所述轉(zhuǎn)基因植物器官可為轉(zhuǎn)基因植物的根、莖、葉、花、果實和種子。

36、可用現(xiàn)有的植物表達載體構(gòu)建含有 lcsat1基因的重組表達載體。所述植物表達載體包括雙元農(nóng)桿菌載體和可用于植物基因打靶的載體等，如pcambia3301、pcambia1300、pbi121、pcambia1301-ubi、ps1300或其它衍生植物表達載體。攜帶有本發(fā)明的羊草鹽脅迫特異表達蛋白編碼基因 lcsat1的植物表達載體可通過ti質(zhì)粒、ri質(zhì)粒、植物病毒載體、直接dna轉(zhuǎn)化、顯微注射、電導、農(nóng)桿菌介導等常規(guī)生物學方法轉(zhuǎn)化到植物細胞或組織中。被轉(zhuǎn)化的植物宿主既可以是羊草、大麥、小麥等單子葉植物，也可以是擬南芥、番茄、大豆、苜宿等雙子葉植物。

37、使用 lcsat1基因構(gòu)建重組表達載體時，可在其轉(zhuǎn)錄起始核苷酸前加上任何一種增強型、組成型、組織特異型或誘導型啟動子，如花椰菜花葉病毒（camv）35s啟動子、泛素基因ubiquitin啟動子（pubi）等，它們可單獨使用或與其它的植物啟動子結(jié)合使用；此外，使用本發(fā)明的基因構(gòu)建植物表達載體時，還可使用增強子，包括翻譯增強子或轉(zhuǎn)錄增強子，這些增強子區(qū)域可以是atg起始密碼子或鄰接區(qū)域起始密碼子等，但必須與編碼序列的閱讀框相同，以保證整個序列的正確翻譯。所述翻譯控制信號和起始密碼子的來源是廣泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻譯起始區(qū)域可以來自轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域或結(jié)構(gòu)基因。

38、為了便于對轉(zhuǎn)基因植物細胞或植物進行鑒定及篩選，可對所用植物表達載體進行加工，如加入可在植物中表達可產(chǎn)生顏色變化的酶或發(fā)光化合物的基因（gus基因、螢光素酶基因等）、具有抗性的抗生素標記物（慶大霉素標記物、卡那霉素標記物等）或是抗化學試劑標記基因（如抗除莠劑基因）等。

39、所述重組表達載體具體可為在pcambiasuper1300-gfp的多克隆位點間插入上述羊草鹽脅迫特異表達蛋白的編碼基因得到的重組表達載體，如 pcambia1300- lcsat1-gfp。

40、本發(fā)明還提供了一種提高植物抗逆性的方法，所述方法包括通過調(diào)控目的植物中所述蛋白質(zhì)的編碼基因的表達，來提高植物抗逆性。

41、本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)高抗逆性植物的方法，所述方法包括調(diào)控目的植物中上述蛋白質(zhì)的編碼基因的表達，得到抗逆性提高的植物的步驟；所述抗逆性提高的植物的抗逆性高于所述目的植物。

42、上文中，所述調(diào)控為上調(diào)、提高或增加。

43、上述方法中，所述調(diào)控可為如下6種調(diào)控中的至少一種調(diào)控：

44、e1）在所述編碼基因轉(zhuǎn)錄水平上進行的調(diào)控，

45、e2）在所述編碼基因轉(zhuǎn)錄后進行的調(diào)控，

46、e3）對所述編碼基因的rna轉(zhuǎn)運進行的調(diào)控，

47、e4）對所述編碼基因的翻譯進行的調(diào)控，

48、e5）對所述編碼基因的mrna降解進行的調(diào)控，

49、e6）對所述基因的翻譯后的調(diào)控。

50、調(diào)控目的植物中所述蛋白質(zhì)的編碼基因的表達可為向所述目的植物中導入所述蛋白質(zhì)的編碼基因。

51、上述方法中，所述蛋白質(zhì)來源于羊草。

52、上文中，所述植物可為如下任一種：f1）單子葉綱植物，f2）禾本目植物，f3）禾本科植物，f4）賴草屬植物，f5）羊草。

53、本發(fā)明還提供了一種產(chǎn)品，所述產(chǎn)品為上述蛋白質(zhì)或生物材料。

54、利用定量pcr的方法檢測在羊草不同組織中表達情況，并對羊草幼苗進行鹽處理，利用定量pcr方法檢測脅迫前后 lcsat1基因的表達情況。

55、為了證明lcsat1蛋白的功能，將構(gòu)建好的 lcsat1基因過表達載體轉(zhuǎn)入羊草中，構(gòu)建lcsat1過表達株系。對野生型羊草和lcsat1過表達羊草進行鹽處理后，觀察鹽處理前后二者表型差異，并測定脅迫前后二者的sod，pod，mda含量變化情況，結(jié)果如圖7。結(jié)果表明，lcsat1過表達植株提高了羊草抗鹽脅迫能力。

56、本發(fā)明提供了一個來源于lrr-rlk家族的羊草鹽脅迫相關(guān)的關(guān)鍵蛋白lcsat1及其編碼基因。實驗證明，lcsat1定位于質(zhì)膜上；受鹽脅迫誘導，參與羊草對鹽脅迫的響應，提高植物的抗鹽性。lcsat1及其編碼基因?qū)τ谂嘤鼓嫘蕴岣叩难虿菁捌渌参镄缕贩N具有重要的理論和實際意義，可用于農(nóng)牧業(yè)和生態(tài)環(huán)境治理所需的抗性植物品種的培育與鑒定，具有較高的實際應用價值。本發(fā)明在農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟能源作物領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。