[發(fā)明專利]microRNA257基因在調(diào)控楊樹次生生長的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110989933.8
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113584035A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙媛媛;齊瀟洋;何書航
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;C12N15/11;A01H5/00;A01H6/00
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發(fā)明公開了楊樹microRNA257基因在調(diào)控楊樹次生生長中的應(yīng)用。屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。楊樹microRNA257基因在調(diào)控楊樹次生生長中的應(yīng)用，microRNA257基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本發(fā)明的研究表明，前體序列Pag?miR257能夠促進(jìn)楊樹木質(zhì)素的沉積，影響次生木質(zhì)部的形態(tài)建成。這一發(fā)現(xiàn)揭示了前體序列Pag?miR257參與調(diào)控楊樹次生生長發(fā)育過程的分子機(jī)制，為進(jìn)一步探究microRNA257基因與其它調(diào)控基因之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系和木材形成的調(diào)控機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，對于楊樹優(yōu)良品種的研究和木材的生產(chǎn)利用具有重要影響，因而具有較為重要的實用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及楊樹microRNA257基因在調(diào)控楊樹次生生長中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

楊樹(Populus)隸屬于楊柳科楊屬，是雌雄異株的雙子葉木本植物，具有生長速度快、材質(zhì)好、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點，是重要的造林和能源速生樹種，可以用于建筑用材、環(huán)境保護(hù)等多個方面，具有十分廣泛的用途和重要的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)價值。在植物體發(fā)育的過程中，初生生長在縱向上延伸植物的頂端，與之不同，次生生長則負(fù)責(zé)植物徑向的加厚，即體內(nèi)的木栓形成層和維管形成層的平周分裂，也被叫做增粗生長。次生結(jié)構(gòu)是植物在進(jìn)行次生生長之后，由根、莖的維管形成層和木栓形成層向內(nèi)和向外進(jìn)行平周分裂后產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，在植物體內(nèi)起到了營養(yǎng)物質(zhì)長距離運(yùn)輸、物質(zhì)貯藏、保存水分、抵御非生物脅迫、機(jī)械支撐的作用，在木材、生漆、橡膠、樹脂的生產(chǎn)方面應(yīng)用廣泛。其中，木本植物次生木質(zhì)部的形成是木材的重要組成部分，與人類生產(chǎn)和生活過程息息相關(guān)，具有十分重要的意義。

miRNA是一段最早在秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)中發(fā)現(xiàn)的在轉(zhuǎn)錄后水平起調(diào)控作用的內(nèi)源性非編碼小分子RNA序列，其具有高度的保守性，長度一般為20～24nt。miRNA多位于基因的外顯子區(qū)域，少數(shù)定位于內(nèi)含子區(qū)，其自身不能編碼蛋白質(zhì)。成熟miRNA的5'端為磷酸基團(tuán)，3'端為羥基基團(tuán)，存在著二級莖環(huán)結(jié)構(gòu)，可與靶基因轉(zhuǎn)錄的mRNA特異性結(jié)合，通過切割降解和抑制翻譯從而實現(xiàn)對目的基因調(diào)控。許多研究證實了miRNA在植物器官發(fā)育、脅迫應(yīng)答、植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個生物學(xué)過程中的重要調(diào)控作用。目前，miRBase數(shù)據(jù)庫(http://www.mirbase.org/)中收錄毛果楊(P.trichocarpa)相關(guān)miRNA家族已經(jīng)超過130個，它們在楊樹生長發(fā)育和響應(yīng)環(huán)境脅迫時表現(xiàn)出不同的功能。在楊樹中，已有研究表明miRNA會影響其次生生長過程中重要的組織成分變化，一些miRNA的靶基因參與調(diào)控到木質(zhì)部的分化和木質(zhì)部纖維素的合成途徑中。最新的轉(zhuǎn)錄組和降解組測序研究表明，在毛白楊次生維管系統(tǒng)中鑒定了由21個已知的miRNA家族和30個新穎的miRNA家族(包括miR166和miR397)靶向的157和75個基因。這些靶基因的GO富集分析表明這些基因參與到了生長素信號傳導(dǎo)途徑、細(xì)胞分化、分生組織發(fā)育等。近些年隨著測序技術(shù)的快速發(fā)展，在楊樹中新發(fā)現(xiàn)了許多物種特異性miRNA，探討這些新興miRNA的功能，對于深入研究楊樹次生生長和揭示其生長發(fā)育過程有著積極的促進(jìn)作用。然而，目前通過轉(zhuǎn)基因?qū)iR257進(jìn)行相關(guān)表型分析和生物學(xué)功能的研究還處于空白。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了楊樹microRNA257基因在調(diào)控楊樹次生生長中的應(yīng)用。本發(fā)明針對microRNA257基因的初步研究表明，該基因與楊樹次生生長過程相關(guān)，闡明了microRNA257基因調(diào)控次生發(fā)育過程的分子機(jī)理，豐富了microRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和楊樹遺傳轉(zhuǎn)化研究，也為楊樹優(yōu)良品種的研究和木材的生產(chǎn)利用提供了理論基礎(chǔ)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個目的在于提供一個基因，此基因能夠參與楊樹次生生長過程的調(diào)控。

楊樹microRNA257基因在調(diào)控楊樹次生生長中的應(yīng)用，所述microRNA257基因的核苷酸序列如下：