[發(fā)明專利]植物耐逆性相關(guān)蛋白GmNF-YA1及其編碼基因和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010161696.8
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN102234322A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐兆師;馬有志;李連城;陳明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C12N15/11;A01H5/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;任鳳華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種植物耐逆性相關(guān)蛋白GmNF-YA1及其編碼基因和應(yīng)用。

背景技術(shù)

干旱、高鹽及低溫等逆境脅迫是影響植物生長、發(fā)育的障礙因子。因此，了解小麥對逆境條件的應(yīng)答與信號傳導(dǎo)機(jī)制，提高小麥品種的抗逆性，成為小麥遺傳研究及小麥品種改良的重要任務(wù)之一。

在逆境脅迫下植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一系列應(yīng)答反應(yīng)，伴隨著許多生理生化及發(fā)育上的變化。明確植物對逆境的反應(yīng)機(jī)制，將為抗逆基因工程研究和應(yīng)用提供科學(xué)論據(jù)。目前，植物抗逆性研究已逐漸深入到細(xì)胞、分子水平，并與遺傳學(xué)和遺傳工程研究相結(jié)合，探索用生物技術(shù)來改進(jìn)植物生長特性，其目的是提高植物對逆境的適應(yīng)能力。

在干旱、高鹽和低溫等環(huán)境脅迫的逆境條件下，植物能夠在分子、細(xì)胞和整體水平上做出相應(yīng)的調(diào)整，以最大程度上減少環(huán)境所造成的傷害并得以生存。許多基因受脅迫誘導(dǎo)表達(dá)，這些基因的產(chǎn)物不僅能夠直接參與植物的脅迫應(yīng)答，而且能夠調(diào)節(jié)其它相關(guān)基因的表達(dá)或參與信號傳導(dǎo)途徑，從而使植物避免或減少傷害，增強(qiáng)對脅迫環(huán)境的抗性。與脅迫相關(guān)的基因產(chǎn)物可以分為兩大類：第一類基因編碼的產(chǎn)物包括離子通道蛋白、水通道蛋白、滲透調(diào)節(jié)因子(蔗糖、脯氨酸和甜菜堿等)合成酶等直接參與植物脅迫應(yīng)答的基因產(chǎn)物；第二類基因編碼的產(chǎn)物包括參與脅迫相關(guān)的信號傳遞和基因表達(dá)調(diào)節(jié)的蛋白因子，如蛋白激酶、轉(zhuǎn)錄因子等。其中，轉(zhuǎn)錄因子在植物脅迫應(yīng)答的基因表達(dá)調(diào)控中起著重要作用。

轉(zhuǎn)錄因子也稱為反式作用因子，是能夠與真核基因啟動(dòng)子區(qū)域中順式作用元件發(fā)生特異性作用的DNA結(jié)合蛋白，通過它們之間以及與其它相關(guān)蛋白之間的相互作用，激活或抑制轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合區(qū)決定了它與順式作用元件結(jié)合的特異性，而轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)決定了它對基因表達(dá)起激活或是抑制作用。此外，其自身活性還受到核定位及寡聚化等作用的影響。

目前已知在植物中與脅迫相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子主要有：具有AP2結(jié)構(gòu)域的AP2(APETALA2)/EREBP(乙烯應(yīng)答元件結(jié)合蛋白，ethylene?responsive?element?bindingprotein)轉(zhuǎn)錄因子家族、含有堿性區(qū)域和亮氨酸拉鏈的bZIP(basic?region/leucinezipper?motif?transcription?factors)類轉(zhuǎn)錄因子、含有保守的WRKY氨基酸序列的WRKY轉(zhuǎn)錄因子家族、結(jié)合CCAAT-box的主要核轉(zhuǎn)錄因子的CBF(CCAAT?binding?factor)類轉(zhuǎn)錄因子、含有堿性螺旋-環(huán)-螺旋(bHLH)和亮氨酸拉鏈的MYC家族和具有色氨酸簇(Trp?cluster)的MYB家族。這些轉(zhuǎn)錄因子家族，除WRKY家族不參與植物的水脅迫反應(yīng)外，其它四個(gè)家族均參與調(diào)節(jié)植物對干旱、高鹽和低溫等的逆境脅迫反應(yīng)。其中，NF-Y轉(zhuǎn)錄因子在高等植物中廣泛存在，近年來，在擬南芥、玉米、水稻均有報(bào)道，這表明NF-Y轉(zhuǎn)錄因子在高等植物中普遍存在并具有重要作用。

NF-Y(核轉(zhuǎn)錄因子，Nuclear?Factor?Y)是一種結(jié)合CCAAT-box的主要的核轉(zhuǎn)錄因子，特異的識別并結(jié)合許多真核生物組成型、誘導(dǎo)性和細(xì)胞周期依賴性基因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子中的保守序列CCAAT-box，并調(diào)控這些基因的轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)。NF-Y是由NF-YA、NF-YB和NF-YC三個(gè)不同亞基組成的三聚體。NF-YB和NF-YC的組蛋白折疊基序(HFM)相互作用使之形成二聚體，然后結(jié)合NF-YA形成異源三聚體的NF-Y復(fù)合物，從而結(jié)合CCAAT-box，調(diào)節(jié)其靶基因的轉(zhuǎn)錄。NF-YA至少有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域用于蛋白質(zhì)的結(jié)合：富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域(Q-rich?domain)和一個(gè)亞基相互作用的結(jié)構(gòu)域(subunitinteraction?domain)。NF-YB也有兩個(gè)蛋白結(jié)合的結(jié)構(gòu)域：組蛋白折疊基序(histone-fold?motif)和TATA結(jié)合蛋白(TATA-binding?protein)結(jié)合結(jié)構(gòu)域(TBP-binding?domain)。NF-YC有三個(gè)蛋白質(zhì)的結(jié)合結(jié)構(gòu)域：組蛋白折疊基序，TBP結(jié)合結(jié)構(gòu)域以及富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域。NF-YA和NF-YC的結(jié)構(gòu)氨基酸序列與組蛋白折疊基序同源，NF-YB與H2B組蛋白折疊基序相關(guān)，而NF-YC于H2A組蛋白折疊基序相關(guān)，該基序由三個(gè)α螺旋和兩個(gè)環(huán)組成，負(fù)責(zé)H2A/H2B二聚體的形成。