[发明专利]一种甘蓝型油菜与拟南芥中NAC87转录因子基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，具体地说，涉及一种甘蓝型油菜与拟南芥中NAC87转录因子基因及其应用。

背景技术

叶片衰老代表了叶片发育的后期阶段，关系到养分的转移与再利用，用于保障生殖生长的顺利进行，而且衰老有助于植物适应多变的环境条件。因此，研究调控叶片衰老的基因并用于改良作物的抗逆、抗病性、提高作物的产量与品质，意义非常重大。

国内外的多个报道表明，延缓植物的衰老是一个有效地提高植物抗旱性进而提高产量的方法。拟南芥是重要的模式植物，同属十字花科的甘蓝型油菜则是我国重要的油料作物，两者的基因的相似性较高，平均达80％以上，因此可以相互借鉴、相互促进。环境胁迫包括干旱以及冷害等严重影响菜籽的产量与品质。利用分子生物学与遗传学方法，挖掘油菜中调控抗逆的基因并阐明它们在增强油菜抗逆性上的应用，通过分子辅助的育种技术培育高产、抗逆的油菜新品种，是一条行之有效的途径。

在叶片衰老的信号转导通路中，转录因子发挥着核心调控作用。目前，已鉴定、发现了拟南芥中一些能显著促进或延缓叶片衰老的转录因子，比如WRKY53、WRKY75、NAP(ANAC029)、ATAF1(ANAC002)、JUB1(ANAC042)、ORE1(ANAC092)等。研究表明，这些基因在植物中的表达水平不仅决定叶片衰老的速度，而且也调控对于干旱、盐害等的耐受性，说明具有重要的应用价值。但是，油菜中有哪些基因调控叶片衰老，至今未见任何报道。

NAC(NAM，ATAF,CUC)转录因子家族是植物中特有的，构成较大的基因家族，在植物的生长、发育、激素应答以及提高植物对干旱、盐害、冷害等逆境的耐受中发挥着重要作用。但是，有关油菜中调控叶片衰老与抗逆的NAC基因的鉴定与研究，鲜见报道。而且，即使在模式植物拟南芥中，由于NAC基因众多，仅有少数被研究过，还有很多NAC基因的功能尚待解析。

NAC转录因子基因是植物特有的基因家族，广泛存在于陆生植物中。最早被发现参与矮牵牛与水稻的胚胎发育、器官建成以及花发育。NAC转录因子的一般特点是在氨基端有一个高度保守的约含160个氨基酸残基的能结合下游靶基因的启动子区顺式作用元件(NAC Recognition Sequence,NACRS)的NAC结构域，羧基端有一个高度可变的调控转录活性的区域。拟南芥与水稻基因组中分别有117、151个NAC基因，划分为8个亚类，其中仅有部分NAC的功能被研究报道过。该基因家族成员功能多样，有研究表明其功能主要与植物生长发育、激素调控以及植物对干旱、高盐、低温等非生物和病原菌侵染等生物胁迫的抗逆反应相关。例如，拟南芥的NAP(ANAC029)调控依赖脱落酸(ABA)的叶片与果实的衰老,并且JUB1(ANAC042)、ORE1(ANAC092)、ORS1(ANAC059)、ANAC016以及ANAC019/055/072也被发现调控叶片衰老；而且ORE1、ANAC016与ANAC019/055/072调控的叶片衰老与叶绿素的降解有关。此外，拟南芥ANAC016还被发现通过调控AREB1/ABF2转录因子基因的表达而影响植物的抗旱性，再一次暗示叶片的衰老进程与抗旱等性能紧密相关。但是，油菜以及拟南芥中有无其他的NAC转录因子基因调控叶片衰老以及抗逆等，并不清楚，尚待进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甘蓝型油菜与拟南芥中NAC87转录因子基因及其应用。发明人在前期开展有关甘蓝型油菜中NAC转录因子基因家族的研究的基础上，首先根据公共数据库中的表达序列标签(EST)信息，设计基因特异性引物，从油菜cDNA中克隆获得NAC87转录因子全长cDNA，并且在油菜以及烟草中进行功能验证。同时，发现拟南芥的同源基因ANAC087也具有类似地诱导活性氧积累与叶片衰老的功能。

其具体技术方案为：

一种甘蓝型油菜与拟南芥中NAC87转录因子基因，油菜NAC87转录因子基因的核苷酸如SEQ ID NO:1所示，氨基酸如SEQ ID NO:2所示，拟南芥NAC87转录因子基因的核苷酸如SEQ ID NO:3所示，氨基酸如SEQ ID NO:4所示。

本发明所述甘蓝型油菜与拟南芥中NAC87转录因子基因在调控叶片衰老以及抗逆过程中的应用。

进一步，利用本发明所述的NAC87基因促进叶片衰老的方法，是将NAC87构建到过表达载体pYJHA,然后导入宿主植物的细胞、组织或植株个体，得到衰老速度加快的植株。利用本发明所述的NAC87基因延缓叶片衰老的方法，是通过生物技术手段将NAC87基因敲除或沉默，得到衰老速度延迟的植株。