[發明專利]一種玉米核因子基因ZmNF-YA1在植物抗逆性改造中的應用

有效

• 申請號: 201810090650.8
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN107987141B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 張舉仁;王保海;王潔敏;李朝霞
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H4/00;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

本發明公開了一種玉米核因子基因ZmNF?YA1在植物抗逆性改造中的應用，是從玉米中克隆出ZmNF?YA1基因，以正義或反義形式或RNAi結構形式將該基因重組到植物表達載體中，采用轉基因技術將ZmNF?YA1基因導入植株；通過檢測轉基因表達和對植株進行抗逆性測定，篩選出對逆境抗性提高或降低的轉基因植株及后代，創造出在植物育種中具有應用價值的新種質。本發明利用ZmNF?YA1基因通過基因表達調控來參與植物抗逆性調節，對于培育高產的轉基因農作物具有重要意義。

技術領域

本發明屬農作物的生物工程育種領域，具體說，涉及一種玉米核因子基因ZmNF-YA1在植物抗逆性改造中的應用；即通過構建轉基因過表達結構和轉基因途徑改變玉米抗逆性的方案及用途。

背景技術

NF-Y(nuclear factor-y)是真核生物中普遍存在的一種轉錄因子復合物,由3個不同的亞基(NF-YA/CBF-B、NF-YB/CBF-A和NF-YC/CBF-C)組成,并通過作用于其他調控因子的啟動子來調節目的基因的表達。完整的NF-Y轉錄復合物與靶基因啟動子中的CCAAT基序結合,調控靶基因的轉錄。其中NF-YA是DNA序列特異性的亞基，結合到基因啟動子區的核心五聚體核苷酸CCAAT基序(motif)上。NF-Y復合體能夠作為一個轉錄激活因子或阻遏因子起作用，其與DNA的結合和轉錄調控活性也受到其它轉錄因子調節，后者通過與NF-Y亞基相互作用起作用。

在酵母和哺乳動物中，每種NF-Y亞基均由一個單基因編碼，這些基因有多種剪接方式、有多種翻譯后修飾。在哺乳動物中，NF-Y復合體的生理功能及其參與調節途徑包括多種分子生化過程，如內質網脅迫、DNA損傷及修復、細胞周期調控等。但在植物中，每中NF-Y亞基均由一個基因家族編碼，因此，NF-Y復合體具有由不同亞基組成的多樣性。在擬南芥中，NF-YA亞基由10個基因編碼，NF-YB亞基由13個基因編碼，NF-YC亞基由13個基因編碼。水稻至少有11個NF-YA基因，12個NF-YB基因，8個NF-YC基因。在玉米中，目前發現有14個NF-YA基因，18個NF-YB基因，18個NF-YC基因。對擬南芥的36個NF-Y亞基基因進行GUS表達分析，發現各亞家族成員具有復雜多樣的表達模式，暗示這些家族成員組成的不同NF-Y復合體的功能的多樣化，可調節多種基因的表達。

現有工作表明，NF-Y三個亞基家族成員均參與了植物生長發育的調控。在擬南芥中LEAFY COTYLEDON1誘導營養細胞發育成胚，兩個NF-Y亞基基因(AtLEC1/AtNF-YB9)調節胚胎發生和種子成熟。AtNF-YB9和LEC1-LIKE(L1L/NF-YB6)通過誘導胚胎形成和細胞分化相關基因的表達來調控擬南芥胚胎發育。擬南芥中多個NF-YA亞基基因在胚中表達，如NF-YA1,YA2,A3,A4,A6,A7,A8,和A^]。過表達NF-YA1,A5,A6,或A9株系在種子萌發時對ABA超敏感，雄配子形成、胚胎形成、種子形態和萌發受到影響。這些超表達NF-Y材料可直接從營養器官形成體細胞胚。NF-YA3和-A8在球形胚到魚雷胚時期時具有最高的表達量。nf-ya3nf-ya8雙突變體胚胎致死，但nf-ya3和nf-ya8單突變體并未表現出明顯表型變化，推測這兩個基因在擬南芥早期胚胎形成過程中功能冗余。

除影響植物胚胎形成和種子成熟，NF-Y轉錄因子還調節植物的營養生長或/和生殖生長。過表達AtNF-YB2通過刺激細胞分裂和細胞伸長來促進初生根伸長。在豆類模式植物蒺藜狀苜蓿中，MtHAP2-1在根瘤分生區表達，對根瘤細胞的分化起重要作用。過表達菜豆PvNF-YC1和通過RNAi干擾該基因表達的研究揭示了NF-Y在根瘤器官形成過程中起著重要作用。在青扦中，Yu等發現一個NF-YC蛋白通過與PwFKBP12相互作用調節花粉管的生長方向。