[發(fā)明專利]一種調控番茄耐旱性的轉錄因子SpbHLH89及其應用

有效

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• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112876551B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 王娟;郭斌;王柏柯;李寧;胡佳蕙;楊濤;余慶輝;周濤
• 申請（專利權）人: 新疆農業(yè)科學院園藝作物研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/84;A01H4/00;A01H5/00;A01H6/82
• 代理公司: 烏魯木齊博亞思知識產權代理事務所(普通合伙) 65110
• 代理人: 王志剛

本發(fā)明屬于植物基因工程技術領域，具體公開一種調控番茄耐旱性的轉錄因子SpbHLH89其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，并且通過轉基因技術對SpbHLH89進行功能驗證、創(chuàng)制耐旱番茄材料的應用方法，研究發(fā)現與野生型番茄植株相比，超表達SpbHLH89的轉基因番茄株系的耐旱能力增加，且積累了大量有機滲調物質，提高了抗氧化酶活性，有效緩解了脅迫下活性氧的積累，表明SpbHLH89是調節(jié)番茄耐旱的正響應因子，進一步認識植物耐旱的調控機制，對于番茄的耐旱改良具有重要意義。

技術領域

本發(fā)明屬于植物基因工程技術領域，具體公開一種調控番茄耐旱性的轉錄因子SpbHLH89，并且通過轉基因技術對SpbHLH89進行功能驗證、創(chuàng)制耐旱番茄材料的應用方法。

背景技術

番茄（Solanum lycopersicum）是重要的蔬菜和經濟作物，在世界范圍內廣受歡迎。我國是鮮食番茄第一大生產國，也是加工番茄的第三大生產國，在世界番茄市場中具有舉足輕重的地位。近年來，全球人口增長和極端天氣頻發(fā)以及水資源匱乏加劇了干旱脅迫對番茄生產的影響。因此，解析番茄抗旱分子機理，培育抗旱番茄品種已成為其提質增效過程中亟待解決的問題。

植物的生長和發(fā)育不可避免地受到許多非生物脅迫的影響。為適應環(huán)境，植物本身需要通過各種生理和生化的調節(jié)來應對脅迫。bHLH轉錄因子是一類含有basic helix-loop-helix（bHLH）結構域的轉錄因子，bHLH家族是第二大植物轉錄因子，但其在植物脅迫應答中的研究卻相對滯后。bHLH類轉錄因子具有高度保守的堿性/螺旋-環(huán)-螺旋結構域，它由堿性氨基酸域和螺旋-環(huán)-螺旋區(qū)域兩部分組成，包含約60個氨基酸。兩者在功能上完全不同，堿性氨基酸區(qū)位于bHLH結構域的N端，含有約15個氨基酸，主要功能是識別并特異性結合靶基因啟動子的DNA基序；螺旋-環(huán)-螺旋區(qū)位于bHLH結構域的C端，含有約40-50個氨基酸，其中至少含有5個堿性氨基酸，并且在超過50%的植物bHLH中存在高度保守的HER基序（His5-Glu9-Arg13）。研究表明，bHLH蛋白主要與E-box（5’-CANNTG-3’）的核心DNA序列基序結合，其中G-box（5’-CACGTG-3’）是最常見的形式，這決定了不同box的核心識別位點的堿性氨基酸區(qū)域中的若干保守氨基酸。bHLH蛋白基于進化關系，并考慮到DNA結合特異性、氨基酸在某些位置的保守性以及除了bHLH結構域之外是否存在保守結構域等多種特性進行分類。最近的系統發(fā)育分析結果顯示，500多個植物bHLH能夠分成26個亞組，而一些非典型bHLH蛋白的系統發(fā)育分析將其分類數擴展到32個亞組。根據目前對bHLH蛋白功能的研究，植物bHLH轉錄因子能調節(jié)大量基因的表達，涉及多種重疊和特異性調節(jié)途徑。如bHLH轉錄因子能調節(jié)心皮、表皮細胞和氣孔發(fā)育、種子萌發(fā)、開花時間和根毛形成。此外，bHLH還參與代謝過程調控，如類黃酮合成。許多bHLH在光信號調節(jié)中起作用，并且參與激素信號途徑，如ABA、茉莉酸等。此外，bHLH轉錄因子還參與植物對低溫、鐵缺乏等非生物脅迫的響應。

目前，現有的一些番茄種質經過長期高壓選擇，眾多有益基因隨著不斷的種內雜交逐漸流失，致使現代栽培番茄遺傳基礎變得十分狹窄，且耐旱種質缺乏。在極端的氣候條件下，這將使番茄的損失變得更為嚴重。因此，發(fā)掘和利用野生種質資源的有益基因對闡明基因功能、創(chuàng)新番茄育種材料，解析番茄抗旱分子機理、提高番茄耐旱性具有重要的意義。潘那利番茄（Solanum pennellii）為番茄近緣野生種，發(fā)現于秘魯安第斯山脈西坡低地，其表皮覆蓋濃密腺毛且分泌粘稠腺體。S. pennellii有別于其它番茄品種的耐旱特性，可以在極度干旱環(huán)境中生存，是番茄耐旱性改良育種中一個特別有價值的遺傳資源。此外，S. pennellii基因組測序結果的發(fā)表，為解析番茄耐旱的分子機制提供了理想的實驗模型，使研究者們能夠快速識別、鑒定與耐旱性相關的候選基因。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有的技術缺陷，提供一種調控番茄耐旱性的轉錄因子SpbHLH89及應用方法。