本發(fā)明屬于基因工程。更具體地，涉及gmwrky180基因在擬南芥中異源表達(dá)后的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、大豆(glycine?max)富含蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、異黃酮等營(yíng)養(yǎng)成分，是我國(guó)重要的糧食和油料作物。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，人們對(duì)大豆的需求量，以及對(duì)大豆品質(zhì)的要求越來(lái)越高。然而由于栽培技術(shù)和土壤條件的限制，我國(guó)大豆產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足人們的日常需求。據(jù)報(bào)道，當(dāng)前我國(guó)大豆產(chǎn)量?jī)H占世界總產(chǎn)量的5％，國(guó)內(nèi)所需大豆總量的82％依賴進(jìn)口，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足對(duì)大豆的需求。因此，大力發(fā)展我國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)，提高國(guó)內(nèi)大豆產(chǎn)量已經(jīng)成為中國(guó)市場(chǎng)的一大訴求。

2、磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一。它不僅是植物體內(nèi)核酸和腺三磷(atp)、氨基轉(zhuǎn)移酶等重要磷化合物的組分，同時(shí)又以多種方式參與到植物體內(nèi)光合作用、呼吸代謝、能量轉(zhuǎn)化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等各種生理過(guò)程，是植物完成整個(gè)生命周期所不可缺少的元素。由于土壤是植物獲取磷營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源，但是土壤中無(wú)機(jī)磷的有效性和移動(dòng)性差，植物難以吸收利用。缺磷時(shí)，植物的各種代謝過(guò)程受到抑制，生長(zhǎng)遲緩、根系不發(fā)達(dá)、成熟延遲、籽實(shí)細(xì)小，可見低磷嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。因此，研究更多的對(duì)調(diào)控植物適應(yīng)低磷養(yǎng)分脅迫以提高其對(duì)磷的吸收和利用效率的基因具有實(shí)際意義。

3、在長(zhǎng)期適應(yīng)缺磷的環(huán)境中，植物進(jìn)化出通過(guò)改變基因表達(dá)情況以及基因間互作等機(jī)制調(diào)控自身對(duì)逆境的響應(yīng)。wrky轉(zhuǎn)錄因子是植物特有的參與調(diào)控其逆境脅迫和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的最大的基因家族之一，在響應(yīng)植物某些生物和非生物脅迫的過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。目前在大豆基因組中鑒定出174個(gè)wrky基因，可分為7個(gè)簇，在不同脅迫條件下具有不同的調(diào)控功能作用，參與響應(yīng)多種非生物脅迫，如氧化脅迫、熱脅迫、土壤鹽度、營(yíng)養(yǎng)缺乏以及生物脅迫。且不同wrky基因在大豆非生物脅迫中發(fā)揮不同的作用，如gmwrky75、gmwrky6、gmwrky63、gmwrky21等雖然參與大豆響應(yīng)缺磷脅迫，但在異源表達(dá)后的功能作用具有差異，如gmwrky7會(huì)降低磷脅迫下轉(zhuǎn)基因擬南芥中花青素的積累；gmwrky142正向調(diào)控?cái)M南芥對(duì)鎘脅迫的耐受性；gmwrky6和gmwrky75基因轉(zhuǎn)入擬南芥后雖能緩解低磷癥狀，但其根系的側(cè)根發(fā)達(dá)根毛濃密，不利于植株生長(zhǎng)發(fā)育；且還有部分gmwrky基因?qū)M南芥的生長(zhǎng)有抑制性。雖然已有大量研究表明wrky轉(zhuǎn)錄因子家族在多種植物適應(yīng)低磷脅迫中起著重要的調(diào)控作用，但gmwrky轉(zhuǎn)錄因子是否也參與了不同植物適應(yīng)低磷的機(jī)制還未知。并且大豆基因組具有超過(guò)170個(gè)的wrky基因，絕大多數(shù)大豆wrky基因的功能也還不清楚，gmwrky轉(zhuǎn)錄因子在異源植株中的表達(dá)與重要營(yíng)養(yǎng)元素缺乏之間的關(guān)系尚未明確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有擬南芥調(diào)控適應(yīng)低磷環(huán)境的基因的不足，提供gmwrky180基因在擬南芥中異源表達(dá)后的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的目的是提供gmwrky180基因在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)中的應(yīng)用。

3、本發(fā)明另一目的是提供超量表達(dá)seq?id?no:1所示的gmwrky180基因的制劑在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)中的應(yīng)用。

4、本發(fā)明又一目的是提供一種解除低磷脅迫下擬南芥生長(zhǎng)抑制或在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)的方法。

5、本發(fā)明再一目的是提供一種培育耐低磷植物的方法。

6、本發(fā)明上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

7、本發(fā)明明確了gmwrky180基因(基因編號(hào)：glyma.19g094100)在低磷條件下的表達(dá)情況，在根和葉中均顯著受低磷上調(diào)表達(dá)；以gmwrky180基因?yàn)槟康幕颍迦?5s啟動(dòng)子的pcambia1300質(zhì)粒作為表達(dá)載體，制備重組載體轉(zhuǎn)化進(jìn)入擬南芥中進(jìn)行異源表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在低磷條件下，過(guò)表達(dá)gmwrky180基因能夠改善擬南芥的缺磷癥狀，促進(jìn)擬南芥根系發(fā)育與生長(zhǎng)，顯著增加擬南芥的鮮重和主根長(zhǎng)，降低側(cè)根數(shù)和側(cè)根密度，解除低磷脅迫對(duì)植物的抑制作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。本發(fā)明提供了更多能夠用于擬南芥調(diào)控適應(yīng)低磷環(huán)境的異源基因，對(duì)改善缺磷地區(qū)作物的生長(zhǎng)狀況和提高糧食產(chǎn)量具有很大的價(jià)值。

8、因此，本發(fā)明提供gmwrky180基因在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)中的應(yīng)用。

9、進(jìn)一步地，所述gmwrky180基因的核苷酸序列如seq?id?no:1所示，其編碼蛋白序列如seq?id?no:2所示。

10、本發(fā)明提供gmwrky180基因在調(diào)節(jié)擬南芥根系發(fā)育中的應(yīng)用。

11、進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)擬南芥根系發(fā)育為增加擬南芥的鮮重和主根長(zhǎng)，降低側(cè)根數(shù)和側(cè)根密度。

12、本發(fā)明提供gmwrky180基因在培育耐低磷脅迫的擬南芥植株中的應(yīng)用。

13、本發(fā)明提供超量表達(dá)gmwrky180基因的制劑在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)中的應(yīng)用。

14、本發(fā)明提供超量表達(dá)gmwrky180基因的制劑在制備促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)或耐低磷脅迫的產(chǎn)品中的應(yīng)用。

15、本發(fā)明提供超量表達(dá)gmwrky180基因的制劑在促進(jìn)擬南芥植株根系發(fā)育和/或在制備促進(jìn)植株根系發(fā)育的產(chǎn)品中的應(yīng)用。

16、本發(fā)明提供超量表達(dá)gmwrky180基因的制劑在培育耐低磷的擬南芥植物中的應(yīng)用。

17、優(yōu)選地，所述制劑為超量表達(dá)gmwrky180基因的質(zhì)粒、載體、或重組菌，由本領(lǐng)域常規(guī)方法構(gòu)建得到。

18、更優(yōu)選地，所述制劑為gmwrky180基因過(guò)表達(dá)載體。

19、本發(fā)明提供一種解除低磷脅迫下擬南芥生長(zhǎng)抑制或在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)的方法，采用含超量表達(dá)gmwrky180基因的制劑對(duì)植株進(jìn)行處理。

20、本發(fā)明提供一種培育耐低磷植物的方法，將含有超量表達(dá)gmwrky180基因的重組載體導(dǎo)入擬南芥中，或在擬南芥中過(guò)表達(dá)gmwrky180基因。

21、本發(fā)明具有以下有益效果：

22、本發(fā)明公開了gmwrky180基因在擬南芥中異源表達(dá)后的應(yīng)用，研究顯示gmwrky180基因在大豆葉和根中受低磷脅迫表達(dá)顯著上調(diào)，其gmwrky180蛋白定位于細(xì)胞核中；通過(guò)在擬南芥中異源過(guò)表達(dá)gmwrky180基因后，能顯著緩解植物在低磷條件下遭受到的脅迫，解除低磷脅迫對(duì)擬南芥植株的抑制作用，可以顯著增加擬南芥的鮮重和主根長(zhǎng)，降低側(cè)根數(shù)和側(cè)根密度，調(diào)節(jié)根系發(fā)育，改善植株在低磷時(shí)出現(xiàn)的缺磷癥狀，顯著促進(jìn)擬南芥植株生長(zhǎng)，對(duì)改善缺磷地區(qū)作物的生長(zhǎng)狀況和提高糧食產(chǎn)量具有重要的意義。

技術(shù)特征：

1.如seq?id?no.1所示的gmwrky180基因在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)中的應(yīng)用。

2.如seq?id?no.1所示的gmwrky180基因在調(diào)節(jié)擬南芥根系發(fā)育中的應(yīng)用。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述應(yīng)用，其特征在于，所述調(diào)節(jié)擬南芥根系發(fā)育為增加擬南芥的鮮重和主根長(zhǎng)，降低側(cè)根數(shù)和側(cè)根密度。

4.如seq?id?no.1所示的gmwrky180基因在培育耐低磷脅迫的擬南芥植株中的應(yīng)用。

5.超量表達(dá)seq?id?no:1所示的gmwrky180基因的制劑在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)中的應(yīng)用。

6.超量表達(dá)seq?id?no:1所示的gmwrky180基因的制劑在制備促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)或耐低磷脅迫的產(chǎn)品中的應(yīng)用。

7.超量表達(dá)seq?id?no:1所示的gmwrky180基因的制劑在促進(jìn)擬南芥植株根系發(fā)育和/或在制備促進(jìn)植株根系發(fā)育的產(chǎn)品中的應(yīng)用。

8.超量表達(dá)seq?id?no:1所示的gmwrky180基因的制劑在培育耐低磷的擬南芥植物中的應(yīng)用。

9.一種解除低磷脅迫下擬南芥生長(zhǎng)抑制或在低磷脅迫下促進(jìn)擬南芥生長(zhǎng)的方法，其特征在于，采用含超量表達(dá)seq?id?no:1所示的gmwrky180基因的制劑對(duì)植株進(jìn)行處理。

10.一種培育耐低磷植物的方法，其特征在于，將含有超量表達(dá)gmwrky180基因的重組載體導(dǎo)入擬南芥中，或在擬南芥中過(guò)表達(dá)gmwrky180基因，所述gmwrky180的基因序列如seqid?no:1所示。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了GmWRKY180基因在擬南芥中異源表達(dá)后的應(yīng)用。本發(fā)明研究顯示GmWRKY180基因在大豆葉和根中受低磷脅迫表達(dá)顯著上調(diào)，其GmWRKY180蛋白定位于細(xì)胞核中；通過(guò)在擬南芥中異源過(guò)表達(dá)GmWRKY180基因后，能顯著緩解植物在低磷條件下遭受到的脅迫，解除低磷脅迫對(duì)擬南芥植株的抑制作用，可以顯著增加擬南芥的鮮重和主根長(zhǎng)，降低側(cè)根數(shù)和側(cè)根密度，調(diào)節(jié)根系發(fā)育，改善植株在低磷時(shí)出現(xiàn)的缺磷癥狀，顯著促進(jìn)擬南芥植株生長(zhǎng)，對(duì)改善缺磷地區(qū)作物的生長(zhǎng)狀況和提高糧食產(chǎn)量具有重要的意義。

技術(shù)研發(fā)人員：王金祥,柳燕,李方劍,吳麗霞,鄧雅茹,岑卓星,陳婷婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9