[发明专利]一种植物WRKY转录因子及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种WRKY转录因子及其编码基因与应用。

背景技术

水稻是单子叶植物研究的模式植物。与其它禾本科植物，如小麦、玉米、高梁、甘蔗基因组间存在共线性(colineariy)。水稻是基因组最小、进化程度最低的禾本科植物。因此，水稻基因组结构与功能的研究对其它禾本科植物的相关研究具有很大的借鉴意义。随着水稻基因组全序列测定的完成，发现新基因和鉴定基因的功能是功能基因组研究的迫切任务。水稻又是重要的经济作物，是世界半数以上人口的主要食物来源。从水稻基因组中挖掘有用的基因，用于提高产量、改善品种、提高抗逆性，是目前植物功能基因组学和农业高技术领域的研究热点。

转录因子也称为反式作用因子，是能够与真核基因启动子区域中顺式作用元件发生特异性相互作用的DNA结合蛋白，对所控制的基因起转录激活或抑制作用。从蛋白质结构分析，转录因子一般由DNA结合区(DNA-binding domain，BD)、转录调控区(transcription regulation domain)(包括激活区或抑制区)、寡聚化位点(oligomerization site)以及核定位信号(nuclear localization signal，NLS)这4个功能区域组成。转录因子通过这些功能区域与基因的启动子顺式元件结合、或者与其它转录因子或蛋白互作以调控基因的表达。但并不是每个转录因子都含有这些区域，少数不含DNA结合结构域或者转录调控区的转录因子可以与含上述功能域的转录因子相互作用，从而实现其转录调控的功能。转录因子处于信号途径的中游，起承上启下的作用，上可接受被感知、加工放大的信号，下则通过与其它转录因子或辅助蛋白的相互作用结合特定基因的启动子元件，调控基因的表达；同时，可作为共同的信号转导组分位于几条信号的交汇点，参与信号途径的整合与对话。因此，要从分子水平了解植物生长发育和适应外界环境的生理柔性的机制，必须详细研究各类转录因子在生物体内的功能。

SPF1是从甜马铃薯中分离的一个具有C2H2锌指纹的调节蛋白(Ishiguro S，Nakamura K.(1994).Characterization of a cDNA encoding a novel DNA-bindingprotein，SPF1，that recognizes SP8 sequences in the 5’upstream regions ofgenes coding for sporamin and beta-amylase from sweet potato.Mol Gen Genet，244：563-571)，随后，在几种植物中发现了相似的蛋白，如野燕麦的ABF1和ABF2(Rushton PJ，Macdonald H，Huttly AK，Lazarus CM，Hooley R.(1995).Membersof a new family of DNA-binding proteins bind to a conserved cis-element inthe promoters of alpha-Amy2 genes.Plant Mol Biol，29：691-702)、拟南芥的ZAP1(Chern M-S，Eiben HG，BustosMM.(1996).The developmentally regulatedbZIP factor ROM1 modulates transcription from lectin and storage proteingenes in bean embryos.Plant J，10：135-148)和欧芹的PcWRKY1，2，3(RushtonPJ，Torres JT，Parniske M，Wernert P，Hahlbrock K，Somssich IE.(1996).Interaction of elicitor-induced DNA-binding proteins with elicitor responseelements in the promoters of parsley PR1 genes.EMBO J，15：5690-5700)。这些蛋白的共同结构特征是，都含一个高度保守的DNA结合域，其中的WRKYGQK是非常保守的序列，称WRKY结构域。含有该结构域的蛋白因而被统称为WRKY蛋白(Eulgem T，Rushton P J，Robatzek S，Somssich IE.(2000).The WRKYsuperfamily of plant transcription factors.Trends Plant Sci，5：199-206)。据初步统计，到目前为止，大约有20余种植物发现有WRKY蛋白(Wu KL，Guo ZJ，Wang HH，Li J.(2005).The WRKY Family of Transcription Factors in Rice andArabidopsis and Their Origins.DNA Res，12：9-26)。WRKY蛋白在高等植物中构成一个基因超家族(superfamily)。拟南芥中有74个成员(Kalde M，Barth M，Somssich IE，Lippok B.(2003).Members of the Arabidopsis WRKY group IIItranscription factors are part of different plant defense signaling pathways.Mol Plant Microbe Interact，16：295-305)。水稻中有100余个成员(Zhang YJ，Wang LJ.(2005).The WRKY transcription factor superfamily：its origin ineukaryotes and expansion in plants.BMC Evol Biol，5：1)。近年来，许多实验表明，WRKY蛋白参与植物对生物和非生物胁迫反应和一些生理发育过程而倍受关注。