[發(fā)明專利]辣椒CaWRKY40基因在煙草抗青枯病基因工程中的應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110177041.4
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102260684A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何水林;王育娜;黨峰峰;劉志欽;官德義
• 申請（專利權(quán)）人: 福建農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/63;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種辣椒CaWRKY40基因及其超表達(dá)載體的構(gòu)建及在基因工程中的應(yīng)用，更具體地涉及到了該辣椒超表達(dá)載體在茄科植物煙草抗青枯病基因工程中的應(yīng)用，屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

植物在其生長、發(fā)育過程中不可避免地遭受病蟲、極端溫度、干旱等生物和非生物逆境脅迫，在逆境脅迫下被誘導(dǎo)產(chǎn)生抗逆反應(yīng)是植物在長期的進(jìn)化過程中所形成的經(jīng)濟(jì)有效的抗逆機(jī)制，包括關(guān)閉其它抗逆途徑、適當(dāng)減少用于生長和發(fā)育的物質(zhì)和能量、抗逆反應(yīng)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)使有限的物質(zhì)和能量在逆境脅迫期間盡可能地應(yīng)用到相關(guān)的抗逆反應(yīng)，并使抗逆反應(yīng)強(qiáng)度不至于太大以減少物質(zhì)和能量的浪費(fèi)和對自身的傷害，這種特定抗逆途徑的啟動、另一些抗逆途徑及生長的關(guān)閉都是通過復(fù)雜的信號傳遞網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。因此，信號網(wǎng)絡(luò)的剖析是闡明植物抗逆分子機(jī)制的重要途徑。研究表明，Ca²⁺信使、植物激素（SA、JA、ABA、乙烯、油菜素內(nèi)酯等）、蛋白磷酸化、激酶、轉(zhuǎn)錄因子等組成了應(yīng)答逆境的各種信號通路，它們彼此相互作用，構(gòu)成信號網(wǎng)絡(luò)，最終使細(xì)胞核內(nèi)的基因發(fā)生逆境、細(xì)胞、組織特異性的表達(dá)調(diào)整，調(diào)節(jié)植物生長并提高植物對逆境抗性。作為整合逆境信號從細(xì)胞質(zhì)傳遞進(jìn)入細(xì)胞核并調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子，其在植物抗逆分子機(jī)制的闡釋及抗逆基因工程中的作用近年來受到了人們的高度重視，研究表明，WRKY、ATAF1、MYB、AP2/ERF、CAERF1、AREB、DREB等參與了植物對逆境脅迫誘導(dǎo)抗性的調(diào)控，這些轉(zhuǎn)錄因子在轉(zhuǎn)基因植株中的超表達(dá)可顯著改善植物對特定逆境的抗性。因此，植物應(yīng)答逆境的轉(zhuǎn)錄因子的分離、功能鑒定及其在植物抗逆基因工程中的應(yīng)用已經(jīng)成了當(dāng)前國際生物學(xué)界十分活躍的研究領(lǐng)域。

????辣椒是一種重要的蔬菜和工業(yè)原料作物，近年其播種面積居在蔬菜中僅次于大白菜居第二位，而其產(chǎn)值則居所有蔬菜之冠。辣椒生產(chǎn)是我國當(dāng)前種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收的重要選擇然而，辣椒又十分忌連作，是土傳病害較多、發(fā)病較為嚴(yán)重的茄科植物，且對高溫、高濕敏感（高志奎．辣椒優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培原理與技術(shù)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002．19～20．），培育和推廣應(yīng)用抗病及抗逆的辣椒品種并采取相應(yīng)的栽培管理技術(shù)是解決辣椒病害及逆境危害的根本技術(shù)措施，揭示辣椒等茄科植物抗病及抗逆分子機(jī)制是有效開展辣椒抗逆遺傳改良的重要基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)和功能鑒定則不僅有利于揭示辣椒等茄科植物抗病獲抗逆分子機(jī)制，還可為辣椒等作物抗逆遺傳改良提供有應(yīng)用價值的基因。

WKRY是一類植物特有的轉(zhuǎn)錄因子家族，在擬南芥中已發(fā)現(xiàn)74個成員，水稻含有100多個成員，這些WRKY蛋白均含有由1到2個保守的WRKY功能域，由WRKYGQK序列和調(diào)節(jié)WRKY蛋白與DNA結(jié)合特性的CX4-7?-CX23-28?-HX1-2-(H/C)?類鋅指域所構(gòu)成。根據(jù)所含WRKY保守域的數(shù)目，?WRKY蛋白可分為3種類型，它們均可識別和結(jié)合靶基因啟動子上的W盒(C/T)TGAC(T/C)并一定程度受到其側(cè)翼序列的影響，調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)。WRKY參與衰老、發(fā)育、休眠以及植物對環(huán)境脅迫的應(yīng)答等生物學(xué)過程，迄今大量關(guān)于WRKY功能的研究報道主要集中在植物對病原菌、昆蟲等生物逆境以及干旱、鹽脅迫、高溫、重金屬脅迫、機(jī)械損傷、UV-B等非生物逆境脅迫應(yīng)答和抗性中的作用。例如，擬南芥?WRKY70和WRKY72不僅參與了植物對病原菌的基礎(chǔ)抗性（PTI），還參與了R基因介導(dǎo)的基因?qū)驅(qū)Ｒ恍钥剐裕‥TI）水稻OsWRKY03、OsWRKY13、WRKY45、OsWRKY71等基因超表達(dá)可提高對病原菌抗性。WRKY家族蛋白調(diào)控生物性狀的機(jī)制十分復(fù)雜，部分成員表現(xiàn)出功能特異性和多樣性，對同一種性狀起正調(diào)節(jié)或負(fù)調(diào)節(jié)等不同的作用；部分成員中一個WRKY蛋白可調(diào)節(jié)另一個WRKY基因的表達(dá)，或若干個WRKY蛋白協(xié)同作用，構(gòu)成復(fù)雜的WRKY調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)而表現(xiàn)出一定的功能冗余；部分成員在植物應(yīng)答不同生物逆境、非生物逆境甚至不同的生物逆境和非生物逆境的信號crosstalk中充當(dāng)重要的節(jié)點(diǎn)，表現(xiàn)出對多種逆境脅迫的應(yīng)答和抗性。由于生物進(jìn)化環(huán)境和途徑的多樣性，不同植物的WRKY家族成員的功能和作用機(jī)制、WRKY信號網(wǎng)絡(luò)以及在多種應(yīng)答不同逆境的信號crosstalk中的作用機(jī)制可能都有其特異性。然而，迄今大量有關(guān)WRKY結(jié)構(gòu)、功能和作用機(jī)制的研究多數(shù)集中在水稻、擬南芥等少數(shù)模式植物中的部分成員，對于大多數(shù)植物中WRKY家族的復(fù)雜作用機(jī)制還有待深入研究。