[發(fā)明專利]一種山新楊PdbGRF1基因及其應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210943431.6
• 申請(qǐng)日: 2022-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN115747225A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高彩球;劉中原;韓雅婷;王春瑤;李京航;徐瑞廷;樊瀅博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C12N15/82;C07K14/415;A01H5/00;A01H6/00;A01H6/20;A01H6/82
• 代理公司: 哈爾濱市晨晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23219
• 代理人: 劉坤

本發(fā)明涉及一種山新楊PdbGRF1基因及其應(yīng)用，屬于植物基因工程育種技術(shù)領(lǐng)域。為解決現(xiàn)有技術(shù)無法將山新楊的GRF轉(zhuǎn)錄因子應(yīng)用于耐鹽木本植物的培育的問題，本發(fā)明提供了一種山新楊PdbGRF1基因，其基因的cDNA序列如SEQ ID No：1所示。本發(fā)明提供的山新楊PdbGRF1基因可用于提高植物耐鹽性或選育耐鹽轉(zhuǎn)基因植物。構(gòu)建山新楊PdbGRF1基因的過表達(dá)載體，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得穩(wěn)定轉(zhuǎn)化的山新楊過表達(dá)PdbGRF1株系，通過鹽脅迫下表型及相關(guān)生理指標(biāo)測(cè)定結(jié)果證實(shí)，過表達(dá)PdbGRF1基因明顯提高了山新楊的耐鹽能力，因此將山新楊PdbGRF1基因用于選育耐鹽轉(zhuǎn)基因植物具有非常重要的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物基因工程育種技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種山新楊PdbGRF1基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

植物為了適應(yīng)逆境脅迫，進(jìn)化出了由多基因參與的多種代謝途徑和調(diào)控機(jī)制。其中，轉(zhuǎn)錄因子能夠與功能基因啟動(dòng)子區(qū)域中的順式作用元件發(fā)生特異性結(jié)合調(diào)控多個(gè)功能基因的表達(dá)，從而參與植物對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)。GRF(growth regulating factor)作為植物體內(nèi)的一類獨(dú)有轉(zhuǎn)錄因子，其蛋白N端包含QLQ，即Glu-Leu-Glu：谷氨酰胺，亮氨酸和谷氨酰胺，和WRC，即Trp-Arg-Cys：色氨酸，精氨酸和半胱氨酸兩個(gè)保守結(jié)構(gòu)域。QLQ結(jié)構(gòu)域與酵母中SWI2/SNF2蛋白的N端區(qū)域極為相似，這一區(qū)域可結(jié)合SNF11形成染色質(zhì)重塑復(fù)合物。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)QLQ結(jié)構(gòu)域可以與GRF互作因子(GIF)的SNH結(jié)構(gòu)域相互作用，從而行使轉(zhuǎn)錄激活功能。WRC結(jié)構(gòu)域由一個(gè)功能性核定位信號(hào)區(qū)和一個(gè)能與DNA結(jié)合的鋅指結(jié)構(gòu)組成，該位點(diǎn)類似于Cys-Cys-Cys-His，參與DNA結(jié)合。GRF蛋白序列C端則是富含酸性氨基酸的轉(zhuǎn)錄激活域。由于蛋白與蛋白之間互作、識(shí)別及結(jié)合DNA的過程具有靈活多變的特性，故其作用機(jī)制多樣。

已有研究表明GRF蛋白在植物中參與很多生理和生化過程，如調(diào)節(jié)葉片發(fā)育，葉片大小，根生長(zhǎng)等等。如，擬南芥中，AtGRF1、AtGRF2和AtGRF3等基因的過表達(dá)會(huì)引起一系列生長(zhǎng)表型的變化，尤其能促進(jìn)擬南芥葉片和子葉的生長(zhǎng)。在擬南芥中，AtGRF5能與AtGIF1形成大分子復(fù)合物通過促進(jìn)和/或維持葉原基的細(xì)胞增殖活性而形成適當(dāng)?shù)娜~片大小和形狀；在楊樹中PpnGRF5與PpnGIFs蛋白形成功能復(fù)合體通過抑制下游PpnCKX1基因的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞分裂素的積累，增強(qiáng)了頂芽和幼葉細(xì)胞分裂與擴(kuò)張，進(jìn)而提高楊樹葉片的生長(zhǎng)和擴(kuò)展。

同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)GRF蛋白參與了多種防御反應(yīng)和脅迫反應(yīng)。擬南芥中GRF基因的表達(dá)可通過被miR396調(diào)控，來抵抗高鹽、干旱、低溫和UV-B輻射的傷害。番茄中，SlGRF基因的表達(dá)不僅能在高鹽、干旱、高溫和低溫處理下被顯著誘導(dǎo)，還能在赤霉素、脫落酸和茉莉酸處理下顯著上調(diào)，表明SlGRF可能參與植物隨非生物脅迫的響應(yīng)。

隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)GRF蛋白的功能越來越多，在不同的物種甚至同一物種中，結(jié)構(gòu)相似的GRF蛋白在調(diào)控方式和功能上也可能存在顯著的差異。如在擬南芥中，AtGRF5除了能與AtGIF1形成大分子復(fù)合物通過促進(jìn)和/或維持葉原基的細(xì)胞增殖活性正向調(diào)控葉片的大小；還能與DELLA互作通過GA通路，調(diào)控植物的葉片生長(zhǎng)和根的伸長(zhǎng)、發(fā)育進(jìn)而參與寒冷刺激響應(yīng)。此外與AtGRF5蛋白結(jié)構(gòu)相似的小麥GRF4能與GIF1形成融合蛋白，從而極大增強(qiáng)小麥的再生效率和速度。

山新楊(Populus davidiana×P.bolleana)為以山楊為母本，新疆楊為父本的雜交子代，具有樹干通直，樹姿秀麗整潔美觀，生長(zhǎng)速度快，不飛絮等優(yōu)良特點(diǎn)。目前對(duì)山新楊的GRF轉(zhuǎn)錄因子的耐鹽功能了解較少，尚未得到其耐鹽機(jī)理，因此還無法將其應(yīng)用于培育耐鹽能力優(yōu)良的木本植物。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)無法將山新楊的GRF轉(zhuǎn)錄因子應(yīng)用于耐鹽木本植物的培育的問題，本發(fā)明提供了一種山新楊PdbGRF1基因及其應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案：