[發(fā)明專利]一種玉米光周期敏感性候選基因zmCCA1分子標(biāo)記及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410254639.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104004759A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王翠玲;李雪林;楊敏;韓贊平;王彬;胡文花;柳雙雙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/11
• 分類號(hào): C12N15/11;C12Q1/68
• 代理公司: 洛陽(yáng)公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分子標(biāo)記，具體的說(shuō)是一種玉米光周期敏感性候選基因zmCCA1分子標(biāo)記及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

開(kāi)花是高等植物莖尖分生組織從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，是植物生活周期中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在合適的時(shí)間開(kāi)花是植物的一個(gè)重要的適應(yīng)性性狀。植物的開(kāi)花時(shí)間受環(huán)境因子(如日照長(zhǎng)度、光質(zhì)和溫度)?以及內(nèi)在因素(如發(fā)育狀況和年齡)?的共同影響。擬南芥的光周期途徑(photoperiod?pathway)，是擬南芥開(kāi)花途徑中最重要、研究最為詳細(xì)的一個(gè)途徑。

在擬南芥的開(kāi)花光周期途徑中，光信號(hào)由光受體(隱花色素和光敏色素)感知，并由ELF3、ELF4?、PIF3以及ZTL、FKF和LKP2等基因向生物節(jié)律鐘傳遞，使中央振蕩器產(chǎn)生節(jié)律振蕩，通過(guò)中央振蕩器的振蕩向下傳遞晝夜節(jié)律變化信號(hào),?進(jìn)一步激活或抑制花分生組織基因和花器官基因的表達(dá)，從而控制擬南芥的開(kāi)花過(guò)程（Sangho等，2005；Putterill等，2001）。

中央振蕩器是生物節(jié)律鐘的核心部分，由兩個(gè)編碼與Myb相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子的CCA1(CIRCADIAN?CLOCK?ASSOCIATED1)、LHY((LATE?ELONGATED?HYPOCOTYL)和一類擬南芥?zhèn)螒?yīng)答調(diào)節(jié)蛋白APRRs（Arabidopsis?pseudo-response?regulators）小家族組成，負(fù)責(zé)生物節(jié)律整體調(diào)控(Schaffer?et?al.,?1998;?Makino?et?al.,?2002;?Mizoguchi?et?al.,2002;?Mas?et?al.,?2003)。

研究表明，擬南芥的生物鐘由三個(gè)相互作用的生物反饋環(huán)組成，它們之間相互影響共同維持了生物鐘節(jié)律的穩(wěn)定。

第一個(gè)生物反饋環(huán)由偽應(yīng)答調(diào)節(jié)因子家族基礎(chǔ)成員TIMIN?G?OF?CAB?EXPRESSION?1?(?TOC1)?與CCA1?和L?H?Y組成，被稱為核心反饋環(huán)，也是研究最為透徹的反饋環(huán)。TOC1屬于APRRs基因家族，在N端含有一個(gè)receiver-1ike結(jié)構(gòu)，而C-末端有CCT結(jié)構(gòu)域，其主要功能是負(fù)責(zé)不同蛋白間的相互作用以及核定位，TOC1主要在夜間表達(dá)；CCA1和LHY分別編碼一個(gè)含有MYB功能域的轉(zhuǎn)錄因子,二者編碼的氨基酸序列具有較高的相似性，基因和蛋白表達(dá)水平相似,都表現(xiàn)出晝夜震蕩的節(jié)律，主要在凌晨表達(dá)。LHY/CCA1和TOC1的晝夜節(jié)律正好完全相反，?TOC1?蛋白在深夜能激活CCA1?和?LHY?的表達(dá),使CCA1?和LHY的表達(dá)水平在黎明時(shí)達(dá)到高峰。由于LHY?和CCA1?蛋白能和TOC1?基因啟動(dòng)子區(qū)域的夜晚組件(the?evening?element,?AAATATCT)結(jié)合，從而抑制TOC1?基因的表達(dá)，所以TOC1的表達(dá)量在白天逐漸減少；由于TOC1蛋白是LHY?和CCA1?基因表達(dá)所必須的促進(jìn)因子，LHY和CCA1?基因的表達(dá)量隨著TOC1?蛋白的減少而下調(diào)，對(duì)TOC1基因的抑制作用逐漸減小，夜間LHY?和CCA1?蛋白量減少到最低程度，從而可解除對(duì)TOC1基因表達(dá)的抑制作用。TOC1的表達(dá)量逐漸上升并達(dá)到高峰，TOC1?蛋白量逐漸升高，再次啟動(dòng)LHY?和CCA1基因的表達(dá)，CCA1和LHY的表達(dá)量重新開(kāi)始上升，在黎明重新達(dá)到高峰開(kāi)始新一輪的循環(huán)。在這個(gè)負(fù)反饋環(huán)中，三個(gè)基因共同構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的穩(wěn)定的生物鐘的核心負(fù)反饋環(huán)，負(fù)調(diào)節(jié)因子抑制正調(diào)節(jié)因子的轉(zhuǎn)錄活性，正調(diào)節(jié)因子反過(guò)來(lái)又激活負(fù)調(diào)節(jié)因子的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，從而進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)周期。正是基于這種轉(zhuǎn)錄和翻譯水平的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，擬南芥生物節(jié)律鐘在光受體調(diào)節(jié)下呈晝夜周期性的同步振蕩變化?(Strayer?et?al,?2000)。