[发明专利]一种植物根中多层凯氏带的诱导方法

说明书

本发明提供一种植物根中多层凯氏带的诱导方法，利用植物转录因子SHORT‑ROOT(SHR)或MYB36，结合植物源小肽CIF1和CIF2在植物根中诱导凯氏带的方法。通过组成性（利用35S启动子）或者诱导性（利用雌激素诱导表达体系）表达SHR或MYB36，可在植物根中皮层细胞和其他基本组织细胞中诱导参与凯氏带合成的多个基因。这其中包括CASP家族、PER64、ESB家族、SGN1和SGN3等。通过添加植物源小肽CIF1和CIF2，植物根中皮层细胞和其他基本组织细胞中可形成完整的功能性凯氏带，这在作物生物技术改良中具有很大潜力。

技术领域

本发明属于农业生物技术领域，具体涉及一种植物根中凯氏带形成的诱导方法。

背景技术

凯氏带（Casparian strip）是高等植物内皮层中，细胞径向壁和横向壁的木栓化和木质化的带状结构。木栓化的凯氏带形成了水和溶质难以逾越的屏障，因此高等植物根的质外体的连续性在此被阻断。水分和矿质元素被根的表皮吸收后，可沿着两条途径向维管束横向运输：一条是细胞间隙的质外体；另一条是细胞内部的共质体途径。当水分和溶质到达内皮层时，由于木栓化的带状凯氏带的存在，水和溶质的质外体途径被阻断，必须通过内皮层细胞经共质体途径选择性吸收。这种阻隔类似于维管束的栅栏和阀门，使得植物可根据需要对水分和营养物质选择性吸收。

农业生产中一个普遍的挑战是各种环境胁迫，尤其是土壤中过多的水分和过高的各种离子。目前，我国耕地质量具有“低、费，污”的现象，现有耕地中，约1/3以上都是各种低产耕地。水涝，土壤盐碱化以及各种重金属污染严重制约我国农作物的产量和品质。

鉴于植物根中凯氏带对于水分和离子的阻挡作用，通过生物技术，实现植物根中具有凯氏带组织的扩展，从而达到抗涝和其他抗逆效果具有十分重要的意义。

高等植物拟南芥中，已有研究表明转录因子SHR可通过诱导皮层内皮层干细胞的定向分裂促进内皮层的形成。而在皮层和外皮层细胞中表达SHR，可诱导大量细胞平周分裂，在维管组织外产生多层细胞层。最新研究还表明，SHR可激活转录因子MYB36，而有报道发现MYB36调控参与凯氏带形成的多个重要基因。因此通过调控SHR或MYB36的表达在植物根中增加具有凯氏带的细胞层具有一定的可能性。然而，检测表明，表达SHR或者MYB36并不能形成完整功能性的凯氏带。最近的报道发现，植物根中维管束合成的小肽CIF1和CIF2，可参与内皮层凯氏带带状结构的形成。本发明通过在植物中组成性表达、诱导性表达、组织特异性表达或诱导性组织特异性表达植物转录因子SHR或MYB36诱导形成凯氏带的必需基因，同时结合添加合成小肽CIF1或CIF2（或内源表达CIF1或CIF2），最终诱导植物根中形成多层功能性凯氏带。

发明内容

本发明的目的是提供一种植物根中多层凯氏带的诱导方法，实现植物根中具有凯氏带组织的扩展，从而达到抗涝和其他抗逆效果具有十分重要的意义。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种植物根中多层凯氏带的诱导方法，通过表达植物转录因子SHR或MYB36，结合小肽CIF1或CIF2诱导植物根中形成多层功能性凯氏带。通过组成性表达、诱导性表达、组织特异性表达或诱导性组织特异性表达植物转录因子SHR或MYB36诱导形成凯氏带的必需基因；在表达SHR或MYB36的植物苗根中，添加合成小肽CIF1或CIF2，或内源表达CIF1或CIF2，最终诱导植物根中形成多层功能性凯氏带。

提供植物根中非内皮层细胞诱导形成凯氏带的组合物。组合物包括转录因子SHORT-ROOT (SHR) (AT4G37650)，或者转录因子MYB36(AT5G57620)；还包括合成的多肽CIF1或CIF2，或者内源表达合成小肽的拟南芥基因CIF1(AT2G16385)和CIF2(AT4G34600)。

所述的小肽CIF1氨基酸序列DYGNNSPSPRLERPPFKLIPN，CIF2氨基酸序列DYGHSSPKPKLVRPPFKLIPN。