[发明专利]拟南芥KAKU4蛋白及其编码基因在调控植物叶片衰老中的应用

说明书

本发明公开了拟南芥KAKU4蛋白及其编码基因在调控植物叶片衰老中的应用。本发明所要保护的一个技术方案是来源于拟南芥的蛋白质在调控植物叶片衰老中的应用，该蛋白质可为氨基酸序列是序列表中序列2的蛋白质。实验证明，KAKU4基因突变体kaku4中KAKU4基因表达量的降低会导致显著的叶片衰老提前、莲座叶中相对叶绿素含量明显降低，水杨酸含量、茉莉酸含量、脱落酸含量相对离子渗透率和H₂O₂含量都明显积累；而KAKU4基因回补株系叶片相对叶绿素含量与野生型相近，过表达株系高于野生型。本发明为提高作物产量和培育抗早衰植物提供了一种新的途径，在农业领域具有广阔的应用空间和市场前景。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及拟南芥KAKU4蛋白及其编码基因在调控植物叶片衰老中的应用。

背景技术

核纤层是核膜的重要组成部分，位于核膜的内表面。核纤层不仅作为维持细胞核完整性的结构成分起作用，而且还为染色质结构域、信号分子和转录因子提供锚定位点以支持各种细胞功能。核纤层成分的缺陷会影响细胞核的形态，导致多种疾病的发生。例如，核纤层蛋白编码基因LMNA第11外显子的点突变可导致儿童早衰病(HGPS)，这种突变影响可变剪接的过程，导致截断的异常蛋白的积累，从而导致核形态、DNA修复、染色质重塑和核转运等过程发生一系列变化。在植物中，Masuda及其同事在胡萝卜中发现了可能的核纤层结构，并且核基质成分蛋白(NMCP)被确定为细胞核的外围框架成分。

叶片衰老过程是叶片发育的最后一个阶段。在此过程中，衰老的叶片积累的大量氮、磷、钾等营养元素，会被分解并转移到新生叶片和种子中。该过程对于植物的正常生长发育和适应性是十分必要的。在农业生产中，过早的叶片衰老会限制作物光合作用的周期，从而影响作物的产量。而且对于叶菜类作物，过早的叶片衰老也会导致作物营养流失和储存困难。因此，对叶片衰老调控机制的研究不仅能够解析叶片衰老的分子基础，增加对于叶片衰老基本过程的了解，同时在农作物产量和品质的改良方面具有重要意义。

叶片衰老的过程受到叶片发育时间的控制，同时也会被一些外部的环境因素所影响，衰老是叶细胞整合内部年龄信息和外部环境信号共同作用的结果。例如：干旱、养分胁迫、相邻植物的遮阴、极端温度以及氧化胁迫等非生物胁迫，病原体的感染等生物胁迫等都很多不利的环境信号会促进叶片衰老。此外，植物体内的一些激素，如乙烯、脱落酸、细胞分裂素、生长素、茉莉酸以及水杨酸都会影响叶片衰老过程。在叶片衰老的过程，植物体内活性氧的水平逐渐提高，其中包括过氧化氢(H₂O₂)，H₂O₂可以对细胞内核酸、蛋白质等生物大分子直接或者间接进行氧化，同时可以对细胞膜的膜脂进行氧化，从而加速叶片衰老的进程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何调控植物叶片衰老和/或如何调控植物叶片中叶绿素含量和/或调控植物叶片的相对离子渗透率、过氧化氢(H₂O₂)的含量、水杨酸的含量、茉莉酸含量和/或脱落酸含量。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了蛋白质或调控所述蛋白质编码基因表达的物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质的下述任一种应用：

P1、所述蛋白质或调控所述蛋白质编码基因表达的物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在调控植物叶片衰老中的应用，

P2、所述蛋白质或调控所述蛋白质编码基因表达的物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在调控或提高植物叶片叶绿素含量中的应用，

P3、所述蛋白质或调控所述蛋白质编码基因表达的物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在调控植物叶片过氧化氢含量、水杨酸含量、茉莉酸含量和/或脱落酸含量积累中的应用，

P4、所述蛋白质或调控所述蛋白质编码基因表达的物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在植物育种中的应用，