[發(fā)明專利]AtFKBP15基因在調(diào)控?cái)M南芥?zhèn)雀L(zhǎng)中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810855715.3
• 申請(qǐng)日: 2018-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN109097390B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左開井;王俊;熊雅麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/84
• 分類號(hào): C12N15/84;A01H5/06;A01H6/20
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發(fā)明公開了一種AtFKBP15基因在調(diào)控?cái)M南芥?zhèn)雀L(zhǎng)中的應(yīng)用，所述AtFKBP15基因包括AtFKBP15?1、AtFKBP15?2；所述應(yīng)用包括：采用基因工程方法，將AtFKBP15基因敲除或突變，抑制其表達(dá)。本發(fā)明是首次發(fā)現(xiàn)AtFKBP15?1、AtFKBP15?2基因具有調(diào)控?cái)M南芥?zhèn)雀l(fā)育的功能，由于側(cè)根的發(fā)育對(duì)于植物生長(zhǎng)發(fā)育及作物的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)是必不可少的，因此在分子育種中存在較大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種AtFKBP15基因在調(diào)控?cái)M南芥?zhèn)雀L(zhǎng)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

從土壤中吸收水分和營(yíng)養(yǎng)以及錨定是植物根系的兩大基本功能。正常的根系形態(tài)建成對(duì)于執(zhí)行這兩項(xiàng)基本功能是必不可少的。植物的根系是由主要是由胚胎中的胚根發(fā)育而來(lái)，在幼苗發(fā)育過(guò)程中，胚根具有強(qiáng)大的分生能力，胚根根尖的分生組織分化生長(zhǎng)使胚根形成主根，遠(yuǎn)離根尖的部分會(huì)脫分化再次獲得分生能力，分化生長(zhǎng)形成側(cè)根，側(cè)根上又可以再次產(chǎn)生側(cè)根，如此下去最終在很小的土壤范圍內(nèi)形成含有包括主根和多級(jí)側(cè)根在內(nèi)的根系統(tǒng)。

植物對(duì)水分無(wú)機(jī)鹽的吸收能力也在很大程度上取決于側(cè)根發(fā)育狀況。水稻是典型的嗜硅作物，對(duì)硅需求量較大，硅可以增強(qiáng)葉片堅(jiān)韌性，可以明顯提高水稻抗性。無(wú)側(cè)根突變體RM109中，水稻對(duì)硅的吸收速度明顯下降，相對(duì)應(yīng)的，硅在水稻表皮的沉積也明顯變少。隨著維管束的出現(xiàn)以及對(duì)陽(yáng)光的需求使部分植物地上部分長(zhǎng)得非常大，巨大的地上部分需要強(qiáng)大的根系支撐，占根系大部分的側(cè)根對(duì)于支撐地上部分具有十分重要的作用。我國(guó)新疆達(dá)坂地區(qū)是著名的風(fēng)谷，常年大風(fēng)天氣。為了穩(wěn)固植株，此地區(qū)的植物根系發(fā)達(dá)，側(cè)根分布特別。以霸王為例，成年霸王植株根系分布明顯不對(duì)稱，迎風(fēng)面?zhèn)雀纳L(zhǎng)狀態(tài)(側(cè)根數(shù)目、側(cè)根直徑、側(cè)根長(zhǎng)度和根幅)明顯優(yōu)于背風(fēng)面。說(shuō)明為了抵抗大風(fēng)，霸王側(cè)根的生長(zhǎng)發(fā)生了明顯的適應(yīng)性調(diào)整。擬南芥突變體axr4-2具有較少的側(cè)根，植株也普遍小于野生型。在抗拉力測(cè)試中，突變體axr4-2的抗拉力能力明顯小于野生型，并且具有相同抗拉力的突變體axr4-2和野生型中，突變體axr4-2的抗拉力最強(qiáng)的單根要強(qiáng)于野生型中的。

免疫親和素家組蛋白普遍存在于植物中，具有順反異構(gòu)酶活性，能夠催化脯氨酸殘基參與的肽鍵的順反異構(gòu)化。植物細(xì)胞免疫親和素作為分子伴侶誘導(dǎo)富含脯氨酸殘基的蛋白質(zhì)的折疊、翻譯后修飾及蛋白質(zhì)細(xì)胞定位，從而調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育。已有研究表明，有多個(gè)免疫親和素蛋白對(duì)植物的側(cè)根有調(diào)控作用。擬南芥CYP71的突變體表現(xiàn)出頂端分生組織活性減弱，側(cè)生器官發(fā)生緩慢且畸形。番茄中編碼CYP的DGT基因突變之后出現(xiàn)生長(zhǎng)素相應(yīng)相關(guān)的多效性表型，如向重力性反應(yīng)遲緩、側(cè)根缺失、降低頂端優(yōu)勢(shì)和減少結(jié)實(shí)率等。水稻CYP2的突變體表現(xiàn)出側(cè)根缺失和劃分發(fā)育受阻等表型，進(jìn)一步的結(jié)果顯示CYP2和SGT1一起通過(guò)調(diào)控IAA蛋白的降解參與水稻生長(zhǎng)素信號(hào)調(diào)節(jié)水稻側(cè)根發(fā)生和花粉發(fā)育過(guò)程。

上述結(jié)果表明，植物免疫親和素家族在植物生長(zhǎng)發(fā)育(特別是根系發(fā)育)方面起著重要的調(diào)節(jié)作用，其相關(guān)的作用機(jī)制和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可能受到植物激素的調(diào)控。為了進(jìn)一步研究免疫親和素在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育方面的作用，需要對(duì)相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的調(diào)控網(wǎng)路進(jìn)行功能基因的發(fā)掘和驗(yàn)證工作。

基于以上研究背景，我們通過(guò)突變體篩選調(diào)控?cái)M南芥?zhèn)雀L(zhǎng)發(fā)育重要功能蛋白，為擬南芥?zhèn)雀L(zhǎng)發(fā)育基因功能研究提供新的思路。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種AtFKBP15基因在調(diào)控?cái)M南芥?zhèn)雀L(zhǎng)中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種AtFKBP15基因在調(diào)控?cái)M南芥?zhèn)雀L(zhǎng)中的應(yīng)用，所述AtFKBP15基因包括AtFKBP15-1、AtFKBP15-2。

優(yōu)選地，所述應(yīng)用包括：采用基因工程方法，將AtFKBP15基因敲除或突變，抑制其表達(dá)。