[發明專利]干性基因WOX14在控制植物芽再生中的應用

在審

• 申請號: 202210645230.8
• 申請日: 2022-06-08
• 公開（公告）號: CN115992167A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發明（設計）人: 王國棟;張勇洪;李琛;鄭蘭蘭;王京;王雪寧
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學;湖北醫藥學院
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/29;A01H5/00;A01H6/20
• 代理公司: 武漢領君知識產權代理事務所(普通合伙) 42248
• 代理人: 汪俊鋒

本發明公開了干性基因WOX14在促進植物芽再生中的應用，屬于植物生物技術領域。本發明發現了干性基因WOX14具有控制植物芽再生的應用，可借助基因工程手段通過基因編輯或超量表達使干性基因WOX14過量表達，提高植物組織培養中的芽再生能力，也可通過敲除干性基因WOX14降低植物在組織培養中的芽再生能力。

技術領域

本發明屬于植物生物技術領域，具體涉及干性基因WOX14在促進植物芽再生中的應用。

背景技術

組織培養是實現植物無性繁殖和大規模擴繁的常用植物生物技術手段之一。具體是，在無菌培養的條件下，通過調整培養基中的植物激素的種類、含量和配比，主要包括生長素類與細胞分裂素類，從而誘導合適的外植體形成胚性愈傷，并進一步經歷愈傷增殖和分化等過程獲取高質量的再生芽，再生芽在合適的生長調節劑，一般是高濃度細胞分類素的作用下實現生根、并最后通過練苗等步驟獲取大量再生苗。獲取高質量的再生芽是影響植物組培成敗的關鍵環節。

組培常用的芽再生過程需要經歷兩個階段：第一步在高濃度生長素的誘導下形成具有多潛能性的胚性愈傷，第二步愈傷在高濃度細胞分裂素的誘導啟動芽再生。芽再生的過程與植物干細胞活性有關，但不同于莖尖分生組織發育和根尖分生組織發育，與植物種類、基因型、外植體類型、培養條件和生長調節劑等因素有關，但是具體的調控機制尚不清楚。對組培生產而言，研究促進芽再生的方法具有廣闊的應用價值。

基因型是影響植物愈傷形成和芽再生的內在因素。發現調控植物芽再生的主效且功能保守的基因，并通過遺傳工程操控基因的表達活性，是改良植物芽再生能力的可行性生物技術手段。

WUSCHEL(WUS)-RELATED?HOMEOBOX?14(WOX14)屬于同源異形框基因，維持擬南芥莖尖分生組織區的干細胞活性，WOX14與它的同源基因WOX4共同調控植物維管組織發育(Etchells?J?P,Provost?C?M,Mishra?L,et?al.WOX4?and?WOX14?act?downstream?of?thePXY?receptor?kinase?to?regulate?plant?vascular?proliferation?independently?ofany?role?in?vascular?organisation[J].Development,2013,140(10):2224-2234.)。WOX14還有哪些生理學功能，WOX14是否有區別于其同源基因(比如WOX4)的新功能，仍未見公開報道。

獲取高質量的再生芽是影響植物組培成敗的關鍵環節。即便嘗試調整培養基中的植物激素的種類、含量和配比等因子，某些植物仍很難再生芽。對組培生產而言，研究影響芽再生的調控機制，發現調控基因，從而借助基因工程手段提高芽再生的能力，具有廣闊的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供干性基因WOX14在控制植物芽再生中的應用。

本發明發現與野生型相比，WOX14超表達植株的下胚軸外植體在芽誘導培養基(shoot-induction?medium,SIM)上形成的再生芽數目明顯增多，表明WOX14是控制擬南芥芽再生的正調控因子。

本發明發現，與野生型相比，WOX14超表達植株的愈傷在不含有細胞分裂素的培養基上可以形成再生芽，表明WOX14可以通過不依賴于細胞分裂素的途徑促進擬南芥芽再生。WOX14的同源基因WOX4的超表達或突變體植物的再生芽表型與野生型相比并無差異，說明WOX14促進擬南芥芽再生的功能是特異的。

本發明發現WOX14編碼基因的缺失導致擬南芥下胚軸外植體在芽誘導培養基(shoot-induction?medium,SIM)上形成的再生芽數目顯著減少，進一步在遺傳學水平支持上述結論，即WOX14是控制擬南芥芽再生的正調控因子。