[發(fā)明專利]百脈根抗逆相關轉錄因子及其編碼基因和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410487381.0
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104313033B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 吳燕民;馬德寧;孫占敏;周美亮;張永平;唐益雄
• 申請（專利權）人: 中國農業(yè)科學院生物技術研究所;北京三瑞農業(yè)科技有限公司
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;C07K14/415;A01H5/00
• 代理公司: 北京思元知識產權代理事務所(普通合伙)11598
• 代理人: 余光軍

技術領域

本發(fā)明涉及轉錄因子，尤其涉及從百脈根(Lotus?corniculatus?L.)中分離的與植物抗逆境脅迫相關的轉錄因子及其編碼基因，本發(fā)明進一步涉及它們在提高植物抗逆境脅迫能力的應用，屬于ERF類轉錄因子及其應用領域。

背景技術

土壤鹽堿化和次生鹽堿化問題在世界范圍內廣泛存在，特別是干旱、半干旱地區(qū)，問題更為嚴重。據聯(lián)合國科教文組織UNESCO、糧農組織FAO不完全統(tǒng)計，全球鹽堿地面積已達9.5億hm²，約占地球陸地總面積的10％，其中中國為9913萬hm²，占全世界鹽漬土壤的九分之一，相當于中國的18億畝耕地面積。另外，據統(tǒng)計，世界干旱、半干旱地區(qū)涉及50多個國家和地區(qū)，占地球陸地面積的三分之一。而中國的干旱、半干旱地區(qū)占中國陸地面積的二分之一，年受旱面積達200-270萬公頃，其危害相當于其它自然災害之和。

土壤干旱、鹽堿化嚴重阻礙了農作物的生長，降低了農作物的產量，已經成為制約世界灌溉農業(yè)可持續(xù)發(fā)展和影響生態(tài)環(huán)境的重要因素。隨著人口增加、耕地減少以及水資源的匱乏，提高水資源利用效率、充分開發(fā)和利用鹽堿地有著極其重要的現實意義。鹽堿地改良是世界性難題，傳統(tǒng)措施投資大、效益低，經過數十年實踐，利用基因工程技術提高植物抗旱、耐鹽堿的能力，是開發(fā)利用干旱、鹽堿地資源最根本、最經濟、最有效的途徑之一。

植物抗逆性是受多基因控制的復雜數量性狀，單個基因表達的增強并不能從根本上改良植物對多種不良環(huán)境的抵抗能力，而轉錄因子(Transcriptional?Factors,TFs)是能夠與真核生物基因啟動子區(qū)域中順式作用元件特異性結合，從而激活或抑制下游基因在特定時間和空間轉錄與表達的一類DNA結合蛋白，是目前抗逆研究最多、應用最廣的一類基因。

植物逆境抗性相關轉錄因子可以分：AP2/ERF、bZIP、WRKY、MYB、NAC五大類。其中AP2/ERF轉錄因子是植物特有的一大類超基因家族，具有非常保守的DNA結合域，特異性的與ERE、GCC-box等順式元件結合，調控脅迫應答基因表達，是參與植物生長發(fā)育、生物/非生物脅迫應答基因表達及信號轉導的重要轉錄調控因子。其中DREB和ERF是首要的兩大類亞家族，在生物/非生物脅迫應答中發(fā)揮至關重要的作用，是提高植物抗逆性能的理想候選基因。

目前已從不同物種中分離克隆了上千個DREB/ERF基因，對近200個基因進行了功能驗證，轉基因擬南芥、煙草等模式植物、水稻、玉米、大麥、小麥、大豆等糧食作物、番茄、馬鈴薯、辣椒、花生、棉花等經濟作物、苜蓿、三葉草、高羊茅、百脈根等牧草中過表達在不同程度上提高了抗旱、耐鹽、高溫、冷凍、抗病蟲等抗逆性能。盡管植物抗逆基因工程的研究取得了一些進展，但是其重點均在導入個別功能基因來提高某種抗性，從而達不到使植物的抗逆性得到綜合、根本性的改良。植物抗逆相關的ERF轉錄因子基因的分離、鑒定及其功能分析，對闡明抗逆分子機制、有效地進行分子育種研究十分必要。

百脈根(Lotus?corniculatus?L.)是世界范圍內廣泛種植的多年生優(yōu)良豆科牧草，具有營養(yǎng)豐富、耐貧瘠、耐酸堿、耐牧和飼用安全、適口性好等優(yōu)點。百脈根不僅是建設生態(tài)農業(yè)的優(yōu)質草種，還是用于土壤改良的重要作物，在用作地被植物、保持水土、改良人工草場、防止土壤荒漠化等方面具有獨特作用。另外，百脈根在西方國家也常被作為路旁和庭院觀賞植物而栽培。因此，選擇優(yōu)質牧草百脈根為材料分離、鑒定AP2/ERF轉錄因子并分析其抗逆功能，這對農牧業(yè)生產、生態(tài)環(huán)境建設以及土壤改良等具有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的之一是提供從百脈根(Lotus?corniculatus?L.)中分離的與植物抗逆相關的ERF類轉錄因子及其編碼基因。

本發(fā)明目的之二是提供含有上述編碼基因的重組植物表達載體以及含有該表達載體的宿主細胞。

本發(fā)明目的之三是將所述的轉錄因子及其編碼基因應用于提高或改善植物對于環(huán)境脅迫的抗性。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案來實現的：

為實現上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種從百脈根(Lotus?corniculatus?L.)所分離的ERF類轉錄因子編碼基因(LcERF034)，其多核苷酸為(a)、(b)、(c)、(d)或(e)所示：

(a)、SEQ?ID?No.1所示的多核苷酸；或

(b)、編碼SEQ?ID?No.2所示氨基酸的多核苷酸；或