专利名称：植物光能转化效率相关蛋白及其编码基因和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物光能转化效率相关蛋白及其编码基因和应用。
背景技术：
光合作用是光合生物利用太阳能将无机物转化为有机物的过程。光能的吸收、传 递和转化是通过镶嵌在叶绿体类囊体膜上的色素蛋白复合物与电子传递体来完成。其中光 系统II(PSII)是光合电子传递链上的第一个色素蛋白复合物，起始电子传递，是决定光合 效率的重要部位之一。不仅如此，光系统II是光合放氧生物光能转换的重要场所，它催化 水的裂解和氧气的释放，完成光合作用过程中最重要的热动力学反应。光系统II复合体包 括20多种蛋白亚基和70多个辅助因子，由叶绿体和核基因共同编码组成，这些蛋白按一定 的化学计量合成并组装在一起行使光系统II光能转化放氧的功能。因此，光系统II的结 构和执行的功能是十分复杂的，而光系统II各亚基和辅助因子正确组装成完整的光系统 II复合物是光系统II行使功能的重要前提。光系统II复合物的组装过程，特别是组装复 杂的调控机制，一直是光合作用研究中的难点和热点，但这方面的研究进展仍然很缓慢。揭 示这些问题对于揭示光合放氧机理具有重要意义，是实现提高植物光能转化利用效率，农 业增产的基础。光系统II复合物的组装和功能的正常行使需要大量辅助因子和调节蛋白的协 助，但是到目前为止，仅发现为数不多参与光系统II组装和功能维持的调控因子。近几年 的研究已鉴定了几个由核基因编码参与组装调控的因子，如HCF136、LPA1、LPA2等，它们在 光系统II组装的不同阶段中起到稳定、协助的作用。但对于光系统II多步骤复杂的组装 过程来说，这些发现还很有限。因此探索不同组装阶段的调控因子，并解析它的调控机制， 加以应用来提高或有目的的改变光合效率具有非常现实的意义。光系统II复合物的组装包括形成反应中心、核心复合物、光系统II单体、二聚 体、超级复合物几个主要阶段。在这个过程中核心天线蛋白CP43合成相对独立。在它组装 之前，光系统II反应中心Dl、D2和CP47形成了一个瞬时的组装中间体，CP43整合后形成 光系统II核心复合物，进行后续组装过程，最终形成有功能的光系统II超级复合物。研究 表明在缺失CP43的条件下，D1、D2和CP47仅仅可以积累到野生型的12-16%，由它们形成 的组装中间体也非常不稳定；如果合成的CP43不能正常的组装进入核心复合物，则组装过 程阻滞，不能有效形成有功能的光系统II复合物，导致植株光合效率下降，生长缓慢。因此 CP43的正确合成和组装对光系统II复合体形成十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物光能转化效率相关蛋白及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，来自鼠耳芥属拟南芥(Arabidopsis thaliana)，是如下(a) 或(b)的蛋白质(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 添加且与植物光能转化效率相关的由序列1衍生的蛋白质。序列表中的序列1由358个氨基酸残基组成。为了使(a)中的蛋白便于纯化，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
权利要求
1.一种蛋白质，是如下(a)或(b)的蛋白质(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 且与植物光能转化效率相关的由序列1衍生的蛋白质。
2.编码权利要求1所述蛋白的基因。
3.根据权利要求2所述的基因，其特征在于所述基因是如下1)或2)或3)或4)的 DNA分子1)序列表中序列2所示的DNA分子；2)序列表中序列3所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或幻限定的DNA序列杂交且编码植物光能转化效率相关蛋白的 DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA序列具有90%以上同源性，且编码植物光能转化效率 相关蛋白的DNA分子。
4.含有权利要求2或3所述基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
5.如权利要求4所述的重组载体，其特征在于所述重组载体为将权利要求2或3所 述基因插入PBI121质粒得到的重组质粒。
6.一种培育转基因植物的方法，是将权利要求2或3所述基因导入目的植物中，得到光 能转化效率和/或生长能力高于所述目的植物的转基因植物。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述生长能力为营养生长能力。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述生长能力由叶面积体现。
9.如权利要求6至8中任一所述的方法，其特征在于权利要求2或3所述基因通过 权利要求4或5所述重组表达载体导入所述目的植物中；所述目的植物为拟南芥，优选光合 功能缺陷突变体lpa3。
10.权利要求1所述蛋白、权利要求2或3所述基因、权利要求4或5所述重组表达载 体、表达盒、转基因细胞系或重组菌中的任意一种在调控植物光能转化效率中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种植物光能转化效率相关蛋白及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，是如下(a)或(b)的蛋白质(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/或添加且与植物光能转化效率相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明提供了培育转基因植物的方法，是将所述蛋白的编码基因导入目的植物中，得到生长能力和/或光能转化效率高于所述目的植物的转基因植物。本发明为研究和获得抗高光强胁迫作物新品种提供了遗传学材料和基础。
文档编号C12N15/82GK102127159SQ20101003431
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者张立新, 蔡文和, 迟伟, 邹美娟, 郭进魁, 马今方 申请人:中国科学院植物研究所