[發(fā)明專利]一種編碼水稻轉(zhuǎn)錄因子WRKY蛋白的基因及其表達(dá)載體與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110175104.2
• 申請日: 2011-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN102260683A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭喜旭;王海華;謝宗華;胡耀軍;唐新科;周平蘭;鄧小波;何艷
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C07K14/415;A01H5/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所 43108
• 代理人: 宋向紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種編碼水稻轉(zhuǎn)錄因子WRKY蛋白的基因及其表達(dá)載體與應(yīng)用。

背景技術(shù)

植物在長期的進(jìn)化過程中，形成了復(fù)雜而精巧的抗病防衛(wèi)機(jī)制。植物防衛(wèi)過程的激活大多涉及宿主基因表達(dá)的時(shí)序調(diào)控，且調(diào)控多數(shù)發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。轉(zhuǎn)錄因子與基因啟動(dòng)子區(qū)域中的順式作用元件特異結(jié)合，從而調(diào)節(jié)特定基因的時(shí)空表達(dá)。表達(dá)譜分析、突變體和轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)都證明了轉(zhuǎn)錄因子在植物防衛(wèi)反應(yīng)的調(diào)控中起關(guān)鍵作用。因此，分離和鑒定抗病信號(hào)途徑中的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)組分對闡明植物防衛(wèi)反應(yīng)的分子機(jī)理至關(guān)重要。

WRKY蛋白是主要存在于植物中的一類轉(zhuǎn)錄因子(and?Somssich，2004)。高等植物的WRKY構(gòu)成轉(zhuǎn)錄因子超家族，水稻中有100個(gè)以上成員(Wu?et?al，2005)。它們共同的結(jié)構(gòu)特征是含有1-2個(gè)WRKY結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域包含大約60個(gè)氨基酸殘基，N端的七肽WRKYGQK十分保守，其后緊接一個(gè)C2H2或C2HC的鋅指紋。根據(jù)WRKY保守域的數(shù)目和鋅指紋的類型，將WRKY蛋白分成3個(gè)組(Eulgem?et?al，2000)。

WRKY蛋白的主要功能是參與植物抗病防衛(wèi)反應(yīng)的調(diào)節(jié)(Pandey?and?Somssich，2009)。證據(jù)表明，一些水稻W(wǎng)RKY基因參與抗病信號(hào)的傳遞與調(diào)節(jié)。OsWRKY03、71作用于SA依賴的抗病信號(hào)途徑，調(diào)節(jié)下游基因OsNPR1和PR1b的表達(dá)(Liu?et?al.，2005，2007)。OsWRKY13作為SA信號(hào)途徑的激活蛋白和JA信號(hào)途徑的抑制蛋白，介導(dǎo)水稻對白葉枯病和稻瘟病的抗性(Qiu?et?al.，2007)；進(jìn)一步的分析表明，OsWRKY13通過激活谷胱甘肽氧化/還原系統(tǒng)和類黃酮生物合成途徑，以監(jiān)測細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)和刺激植保素合成，從而在抗病反應(yīng)中發(fā)揮作用(Qiu?et?al.，2008)。同樣，OsWRKY45的功能研究也較深入，超表達(dá)植株對稻瘟病的抗性增強(qiáng)，RNA干涉抑制表達(dá)植株則對這種病害的抗性減弱，該轉(zhuǎn)錄因子作用于SA介導(dǎo)的抗病信號(hào)途徑，但不依賴于NH1(Shimono?et?al.，2007)。另外一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，超表達(dá)OsWRKY45的擬南芥植株對丁香假單胞菌和干旱、高鹽的抗性均增強(qiáng)(Qiu?and?Yu，2009)，提示它在生物和非生物脅迫信號(hào)途徑的整合中發(fā)揮作用。有趣的是，來源于秈稻的OsWRKY45-2與粳稻的等位基因OsWRKY45-1僅有10個(gè)氨基酸的差異，然而它們在水稻與白葉枯菌、細(xì)菌性條紋病菌的互作中表現(xiàn)出相反的調(diào)節(jié)效應(yīng)：前者是抗病反應(yīng)的正調(diào)節(jié)子，后者是負(fù)調(diào)節(jié)子，這可能是由于它們介導(dǎo)不同的信號(hào)途徑的緣故(Tao?et?al.，2009)。Wang?et?al.(2007)的實(shí)驗(yàn)表明，超表達(dá)OsWRKY89的水稻植株對稻瘟菌的抗性增強(qiáng)，抑制表達(dá)的植株則表現(xiàn)出相反的表型，這種調(diào)節(jié)作用是通過改變?nèi)~片表面蠟質(zhì)代謝和排列分布實(shí)現(xiàn)的。Peng?et?al.(2008)報(bào)道，OsWRKY62在植物先天性免疫中扮演一個(gè)負(fù)調(diào)控因子的角色，超表達(dá)株系中防衛(wèi)基因的活化受到抑制，對白葉枯病的基礎(chǔ)抗性和Xa21介導(dǎo)的抗性均有所減弱。另外，OsWRKY53、31和23在植物抗病反應(yīng)中的調(diào)節(jié)功能也得到了不同程度的解析(Chujo?et?al.，2007；Zhang?et?al.，2008；Jing?et?al.，2009)。

WRKY還參與植物對非生物脅迫的應(yīng)答和某些發(fā)育、代謝過程。如參與對低溫、高鹽、干旱、氧化脅迫等非生物脅迫的應(yīng)答；參與衰老、表皮毛的形態(tài)構(gòu)建和種子大小的控制；參與糖代謝、倍半萜烯合成和脫落酸(ABA)等植物激素介導(dǎo)的信號(hào)途徑。WRKY還與植物對UV-B的抗性有關(guān)。

水稻是單子葉植物研究的模式植物，是基因組最小、進(jìn)化程度最低的禾本科植物，與其它禾本科植物如小麥、玉米、高梁、甘蔗基因組間存在共線性(colineariy)。因此，水稻基因組結(jié)構(gòu)與功能的研究對其它禾本科植物的相關(guān)研究具有很大的借鑒意義。水稻又是重要的經(jīng)濟(jì)作物，是世界半數(shù)以上人口的主要食物來源，其基因組全序列測定的完成(International?Rice?Genome?Sequencing?Project，2005)為水稻功能基因組學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)，從水稻基因組中挖掘有用的基因，用于提高產(chǎn)量、改善品種、提高抗逆性，是目前植物功能基因組學(xué)和農(nóng)業(yè)高技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種編碼水稻轉(zhuǎn)錄因子WRKY蛋白的基因。

該基因?yàn)槿缦?a)或(b)或(c)或(d)所述的核苷酸序列：