[發明專利]辣椒CaWRKY40基因在煙草耐高溫基因工程中的應用

無效

• 申請號: 201110177051.8
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102260685A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 何水林;王育娜;黨峰峰;劉志欽;官德義
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/63;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種辣椒CaWRKY40基因及其超表達載體的構建及在基因工程中的應用，更具體地涉及到了該辣椒超表達載體在茄科植物煙草耐高溫基因工程中的應用，屬于植物基因工程技術領域。

背景技術

植物在其生長、發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產生抗逆反應是植物在長期的進化過程中所形成的經濟有效的抗逆機制，包括關閉其它抗逆途徑、適當減少用于生長和發育的物質和能量、抗逆反應的負反饋調節使有限的物質和能量在逆境脅迫期間盡可能地應用到相關的抗逆反應，并使抗逆反應強度不至于太大以減少物質和能量的浪費和對自身的傷害，這種特定抗逆途徑的啟動、另一些抗逆途徑及生長的關閉都是通過復雜的信號傳遞網絡實現的。因此，信號網絡的剖析是闡明植物抗逆分子機制的重要途徑。研究表明，Ca²⁺信使、植物激素（SA、JA、ABA、乙烯、油菜素內酯等）、蛋白磷酸化、激酶、轉錄因子等組成了應答逆境的各種信號通路，它們彼此相互作用，構成信號網絡，最終使細胞核內的基因發生逆境、細胞、組織特異性的表達調整，調節植物生長并提高植物對逆境抗性。作為整合逆境信號從細胞質傳遞進入細胞核并調節相關基因表達轉錄因子，其在植物抗逆分子機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抗性的調控，這些轉錄因子在轉基因植株中的超表達可顯著改善植物對特定逆境的抗性。因此，植物應答逆境的轉錄因子的分離、功能鑒定及其在植物抗逆基因工程中的應用已經成了當前國際生物學界十分活躍的研究領域。

????辣椒是一種重要的蔬菜和工業原料作物，近年其播種面積居在蔬菜中僅次于大白菜居第二位，而其產值則居所有蔬菜之冠。辣椒生產是我國當前種植結構調整，農業增效和農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、發病較為嚴重的茄科植物，且對高溫、高濕敏感（高志奎．辣椒優質豐產栽培原理與技術[M]．北京：中國農業出版社，2002．19～20．），培育和推廣應用抗病及抗逆的辣椒品種并采取相應的栽培管理技術是解決辣椒病害及逆境危害的根本技術措施，揭示辣椒等茄科植物抗病及抗逆分子機制是有效開展辣椒抗逆遺傳改良的重要基礎，轉錄因子結構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制，還可為辣椒等作物抗逆遺傳改良提供有應用價值的基因。

WKRY是一類植物特有的轉錄因子家族，在擬南芥中已發現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序列和調節WRKY蛋白與DNA結合特性的CX4-7?-CX23-28?-HX1-2-(H/C)?類鋅指域所構成。根據所含WRKY保守域的數目，?WRKY蛋白可分為3種類型，它們均可識別和結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翼序列的影響，調節靶基因的表達。WRKY參與衰老、發育、休眠以及植物對環境脅迫的應答等生物學過程，迄今大量關于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、機械損傷、UV-B等非生物逆境脅迫應答和抗性中的作用。例如，擬南芥?WRKY70和WRKY72不僅參與了植物對病原菌的基礎抗性（PTI），還參與了R基因介導的基因對基因專一性抗性（ETI）水稻OsWRKY03、OsWRKY13、WRKY45、OsWRKY71等基因超表達可提高對病原菌抗性。WRKY家族蛋白調控生物性狀的機制十分復雜，部分成員表現出功能特異性和多樣性，對同一種性狀起正調節或負調節等不同的作用；部分成員中一個WRKY蛋白可調節另一個WRKY基因的表達，或若干個WRKY蛋白協同作用，構成復雜的WRKY調節網絡而表現出一定的功能冗余；部分成員在植物應答不同生物逆境、非生物逆境甚至不同的生物逆境和非生物逆境的信號crosstalk中充當重要的節點，表現出對多種逆境脅迫的應答和抗性。由于生物進化環境和途徑的多樣性，不同植物的WRKY家族成員的功能和作用機制、WRKY信號網絡以及在多種應答不同逆境的信號crosstalk中的作用機制可能都有其特異性。然而，迄今大量有關WRKY結構、功能和作用機制的研究多數集中在水稻、擬南芥等少數模式植物中的部分成員，對于大多數植物中WRKY家族的復雜作用機制還有待深入研究。

發明內容

本發現提供了一種辣椒CaWRKY40基因在煙草耐高溫基因工程中的應用，將大力促進煙草耐高溫基因工程的發展與應用。