[发明专利]一种茎瘤芥BjuA036398基因在调控植物侧根发育中的应用

说明书

本发明公开了一种茎瘤芥BjuA036398基因在调控植物侧根发育中的应用，所述BjuA036398基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，利用转基因技术调控BjuA036398的cDNA序列在拟南芥中过量表达，相比于野生型植株，获得了侧根数目明显增加的转基因植物，表明茎瘤芥BjuA036398基因具有调控植物侧根发育的重要生物学功能。通过提高BjuA036398基因的表达量，能增加植物侧根数目，提高植物从土壤中吸收养分的能力。BjuA036398基因新功能的发现为植物侧根发育调控提供了新的基因靶点和资源，茎瘤芥BjuA036398基因可广泛应用于植物遗传育种、种质资源改良和培育，对改进和改良茎瘤芥等作物的种质资源具有重要作用。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，特别的涉及一种茎瘤芥BjuA036398基因在调控植物侧根发育中的应用。

背景技术

植物根系在植物水分和氮素的吸收，碳的存贮以及支撑地上部分等生理活动中起着重要作用；同时，植物根系也是植物应对生物和非生物胁迫的重要功能器官。茎瘤芥根系是典型的直根系，包括主根和侧根。侧根的发育对于根系的功能有着重要的作用。侧根数增加，可使根表面积增加，进一步促进整个植株的发育，最终达到提高茎瘤芥产量和质量的目的。尤其在土地干旱或贫瘠条件下，根系的发育起着至关重要的作用。因此，增加侧根数，以及增大根表面积，不仅能扩大茎瘤芥的可种植面积，使其适应在干旱和贫瘠的土地上生长，而且对提高茎瘤芥的产量和品质具有重要意义。

生长素是一种十分重要的植物激素，对植物的生长发育具有广泛的调控作用，如胚胎及果实发育、组织分化、根的向地性以及植物对生物逆境和非生物逆境胁迫的响应等。生长素对植物生长发育的调控作用主要通过一系列分子信号传递过程来实现，经典的生长素信号转导通路主要包括三类基因家族成员：TIR1/AFB(transport inhibitor response1/auxin signaling f-box protein)家族基因、IAA家族基因和ARF(auxin responsefactor)家族基因。在低浓度生长素条件下，IAA蛋白可以与ARF蛋白结合形成异源二聚体并抑制ARF的转录活性。当生长素在植物细胞中大量积累时，生长素分子可与TIR1/AFB蛋白结合，激活的TIR1/AFB蛋白可与IAA蛋白结合并通过26S泛素蛋白酶体途径将IAA蛋白降解，从而释放ARF蛋白的转录活性，ARF蛋白可通过转录激活或转录抑制的方式调控生长素响应基因的表达，从而实现生长素的作用效果。TIR1蛋白是第一个被鉴定出的生长素受体，该蛋白氨基端编码一个F-BOX结构域，羧基端编码多个亮氨酸重复(Leucine-rich repeat，LRR)结构域。TIR1蛋白主要作为SCF型泛素复合体中的底物受体发挥功能，该蛋白可通过26S蛋白酶复合体系统特异地降解IAA蛋白。拟南芥TIR1基因缺失突变体表现为多方面的生理异常表型，如胚轴伸长和侧根发生均受到抑制。在拟南芥中过表达AtTIR1基因后，转基因植株可表现为主根变短、根向地性缺失以及侧根数目增多等表型。在大豆中，基因沉默GmTIR1基因可导致根瘤发生数目减少。TIR1基因除在植物生长发育发面发挥功能外，还参与植物响应非生物和生物逆境胁迫过程。如在拟南芥中，抑制AtTIR1基因的表达会导致植株对生长素信号不敏感，同时缓解非生物逆境对植物的胁迫作用。同样，拟南芥AtTIR1基因的转录水平受细菌致病鞭毛蛋白flg22的抑制，导致植株内生长素信号通路减弱，从而限制细菌在植物体内的生长。但有关茎瘤芥生长素受体调控植物生长发育的研究报道未见报道，其生物学功能及转录调控机制还远未阐明。

发明内容

针对现有技术存在的空白，本发明的目的在于提供一种茎瘤芥BjuA036398基因在调控植物侧根发育中的应用，为作物根系发生发育改良提供了新的基因靶点。