[發明專利]一種調控植物葉片衰老的轉錄因子及其應用

無效

• 申請號: 201210366313.X
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102850446A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 蒯本科;高炯;李收;梁寧菁
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域，具體涉及一種調控植物葉片衰老的轉錄因子及其應用。

背景技術

葉片衰老是作物生長發育的一個關鍵環節，是一個受到嚴格調控的生理生化和分子生物學過程，不僅受到植株和葉片的發育進程影響，也受到外界環境因子的影響[Chandlee?JM,?et?al,?Physiologia?Plantarum,?113:?1-8,?2001;?Gepstein?S,?et?al,?Genome?Biology,?5(3):?212,?2004;?Nam?HG,?Trends?Plant?Sci,?8(6):?272-277,?2003]。葉片衰老的啟動以后，光合功能迅速衰退，取而代之的是積累在葉片中的大分子營養物質被快速降解并高效地轉運到新生或貯藏器官中[Nam?HG,?Curr?Opin?Biotech,?8:?200-207,?1997;?Nam?HG,?Annu?Rev?Plant?Biol,?58:?115-136,?2007;?Smart?CM,?New?Phytol,?126:?419-448,?1994;?Yoshida?S.?Current?Opinion?in?Plant?Biology,?6:?79-84,?2003]。因而，葉片衰老啟動的時間節點關乎到作物的光合總量和營養物質的再利用效率，即啟動過早會減少光合產物（干物質）的積累，而啟動過晚則減少營養物質的再動員（remobilization）。研究表明，一些情況下，適當地延緩葉片衰老不僅可以增加作物的產量潛力，而且還能夠提高作物的抗逆性[Rivero?RM,?et?al,?PNAS,?104(49):?19631-19636,?2007]；另一些情況下，適當地加速葉片衰老不僅可以提高作物在逆境中的收獲產量和質量，也可以提高植株水平上的抗逆（旱）性（Munne?B,?et?al,?Functional?Plant?Biology,?31:?203-216,?2004）。因此，發掘葉片衰老啟動及其進程的關鍵調控因子，建立它們在遺傳改良上的應用模式，在作物的遺傳改良上具有重要的應用前景。

NAC是高等植物中所特有的一類轉錄因子，其命名來源于上世紀90年代發現的3個基因：矮牽牛NAM基因、擬南芥ATAF1/2和CUC2基因[Aida?M,et?al,?Plant?Cell,9(6):?841–857,?1997]。

NAC?轉錄因子最主要的結構特點是各成員的N端含有高度保守的NAC結構域，整個N端區域可劃分為5個亞結構域(A、B、C、D、E),其中亞結構域A、C、D高度保守,亞結構域C、D序列中含有核定位信號(nuclear?localization?signals,?NLS)?,可能與轉錄因子核定位及啟動子上特定順式元件的識別有關[Kikuchi?K,?et?al,?Mol?Gen?Genet,262(6):?1047-1051,2000；Ooka?H,?et?al,?DNA?Res,10(6):?239-247,?2003]。E亞結構域在NAP、AtNAC3、ATAF和OsNAC3亞家族中高度保守[Ooka?H,?et?al,?DNA?Res,10(6):?239-247,?2003]。C端是轉錄激活功能區(transcrip?tional?activation?regions,?TARs)，具有高度的多樣性，該端的共同特點是一些氨基酸如絲氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、谷氨酸重復出現的頻率高。2003年，Ooka?等通過全基因組分析，在擬南芥中發現105個NAC轉錄因子，在水稻中則發現75個NAC成員。通過比較NAC結構域的氨基酸序列，將它們分成2個大族，3個亞族（OsNAC3，ATAF，NAM）。根據近幾年報道，NAC家族又被劃分為為5個亞族（OsNAC3，?ATAF，NAM，AtNAC3，NAP）。