一种与植物木质化相关的microRNA857及其相关生物材料与应用制造技术

本发明专利技术提供了一种与植物木质化相关的microRNA857及其相关生物材料与应用。该应用为如下任一所述生物材料在降低植物木质化程度中的应用：(1)miR857；(2)miR857的编码基因；(3)表达miR857的重组载体。本发明专利技术通过实验证明，过量表达miR857导致茎干平均直径减小和机械强度减弱，木质素含量降低。本发明专利技术为木本植物以及有关农作物木质化程度的改变等提供了更多的有效途径。本发明专利技术为根据实际生产需要来培育木质素含量低的植物品种，提供了一种全新的并且简单有效的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种与植物木质化相关的microRNA857及其相关生物材料与应用
本专利技术涉及生物
，具体涉及一种与植物木质化相关的microRNA857及其相关生物材料与应用。
技术介绍
植物的木质化与人类生活息息相关，木质化形成的木材是制浆造纸、建筑业以及纺织业的原材料，在人类的生产和生活中起着重要的作用。木质化是木质素在特化细胞的细胞壁中沉积的过程，如木质部导管分子和厚壁组织细胞壁的加厚等，在维持植物正常结构、输导水分和养料、防御机体不受病原菌侵害方面发挥着重要的作用。其中，木质素是植物体内比重仅次于纤维素的高分子化合物，与某些农艺形状和实际生产密切相关。譬如，木质素的含量和组分与作物的抗倒伏相关；作为黏合剂和各种添加剂已广泛应用于化学工业中；木质素具有高热能，分子中的碳氢含量高达70-80％，其内蕴含丰富的能量，将来可能作为燃料替代品等。然而，木质素的存在也会产生一些负面效应，例如它是造纸工业废水污染产生的主要源头物质，饲料植物中木质素含量及单体分布比例直接影响到牲畜的消化和吸收等。因此，利用分子生物学手段根据实际需要调控木质素的含量，进而改变植物的木质化程度，具有潜在的应用前景。MicroRNA(miRNA)是一类内源的长约20～24核苷酸的非编码RNA，它是一类新型的调控基因表达的小分子RNA。miRNA通过与靶基因mRNA分子互补配对来识别并指导靶基因的切割或抑制靶基因的翻译等方式，特异地对靶基因进行转录后调控，从而调节真核生物的生长发育。近年来，研究人员发现miRNAs几乎参与了植物生长发育的所有重要过程，包括调控植物器官的发生发育(Yoonetal.,2010；Vidaletal.,2010；Wangetal.,2011)、参与激素应答途径(Gutierrezetal.,2009；Yoonetal.,2010；Navarroetal.,Schommeretal.,2008)、参与逆境响应途径(Navarroetal.,2006；Zhaoetal.,2007)、参与对营养元素吸收的调控(Zhaoetal.,2011；Kawashimaetal.,2009；Barietal.,2006)及其对自身合成代谢的反馈调节(Rajagopalanetal.2006)等。此外，大量miRNA的靶基因是编码转录因子的蛋白(Jones-Rhoadesetal.,2006)。以上实例均表明miRNA在基因表达调控中的发挥了重要的作用。如果能够利用miRNA这种新型的调控分子来研究植物木质化过程及其生物学特性，对于改良植物中木材性状以及改变木材生长量具有十分重要的意义。然而，到目前为止，关于miRNA参与对植物木质化调控的研究未见报道。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种与植物木质化程度相关的microRNA857及其相关生物材料在降低植物木质化程度中的应用。本专利技术所提供的应用为如下任一所述生物材料在降低植物木质化程度中的应用或在抑制植物中LAC7基因转录中的应用：(1)miR857；(2)miR857的编码基因；(3)表达miR857的重组载体。上述应用中，所述miR857的序列如SEQIDNo.2所示；上述应用中，所述miR857的编码基因的序列如SEQIDNo.1所示；上述应用中，所述表达miR857的重组载体是将SEQIDNo.1所示DNA插入植物表达载体的多克隆位点得到的。上述应用中，所述降低植物木质化程度为降低植物茎干的木质化程度。上述应用中，所述降低植物木质化程度体现在如下方面中的至少一种：(1)降低木质素含量；(2)降低植物茎干的机械强度；(3)降低植物茎干的直径；(4)降低植物茎干的鲜重；(5)降低厚壁细胞占植物茎干横切面的比例；(6)降低植物单个维管束中木质细胞的数目；(7)使植物木质部细胞排列更加松散。上述应用中，所述植物为草本植物或木本植物；所述草本植物具体为拟南芥。本专利技术的另一个目的是提供一种构建转基因植物的方法。本专利技术所提供的构建转基因植物的方法，包括如下步骤：使受体植物中过表达miR857，得到木质化程度低于所述受体植物的转基因植物。上述方法中，所述使受体植物中过表达miR857的方法为：向受体植物中导入miR857的编码基因。上述方法中，所述木质化程度为植物茎干的木质化程度。上述方法中，所述木质化程度体现在如下方面中的至少一种：(1)木质素含量；(2)植物茎干的机械强度；(3)植物茎干的直径；(4)植物茎干的鲜重；(5)厚壁细胞占植物茎干横切面的比例；(6)植物单个维管束中木质细胞的数目；(7)植物木质部细胞排列状况。上述方法中，所述植物为草本植物或木本植物；所述草本植物具体为拟南芥。本专利技术通过实验证明，过量表达miR857导致茎干平均直径减小和机械强度减弱，木质素含量降低。本专利技术为木本植物以及有关农作物木质化程度的改变等提供了更多的有效途径。本专利技术为根据实际生产需要来培育木质素含量低的植物品种，提供了一种全新的并且简单有效的方法。附图说明图1为AtMIR857基因PCR扩增产物的电泳鉴定。图2为重组质粒pBI121-35S-miR857载体示意图。图3为35S:MIR857过表达植株中靶基因AtLAC7的转录水平的表达。图4为35S:MIR857过表达植株木质素含量测定。图5为35S:MIR857过表达植株木质化特性分析图。图6为35S:MIR857过表达植株茎部解剖结构图。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1：植物表达载体pBI121-35S-miR857的构建。1、DNA的提取。采用CTAB法提取野生型拟南芥的基因组DNA。2、引物的设计。在上下游引物的5’端分别引入BamHI和EcoRI的酶切位点(下划线)以及保护碱基。引物序列如下：miR857-F:5’-GCGGATCCTTCGACTCCTACAACAAACTTTC-3’；miR857-R:5’-GCGAATTCTCCGATTCCTACAATACACCTTC-3’。3、目的基因的扩增。以野生型拟南芥基因组DNA为模版，采用miR857-F和miR857-R进行PCR扩增，得到长度为377bp的目的基因片段。PCR反应结束后，取2μL反应液进行2％的琼脂糖凝胶电泳检测反应产物，扩增出的约377bp的AtMIR857基因特异条带如图1所示。PCR产物回收连入T载体后测序，结果正确。4、载体的构建。用限制性内切酶BamHI和EcoRI对表达载体pBI121和上述PCR纯化产物分别进行双酶切，连接，得到重组表达载体pBI121-35S-miR857，图2为重组质粒pBI121-35S-miR857的构建示意图。测序表明，连入pBI121的基因序列如SEQIDNo.1所示。该载体在植物体内表达的产物为miR857，miR857序列如SEQIDNo.2所示。实施例2：转基因植株的获得及Real-timePCR分析一、农杆菌介导的浸花法转化拟南芥。将构建好的重组质粒转化到农杆菌GV3101中，采用活体植株农杆菌浸花法进行转化，通过农杆菌浸染野生型拟南芥植株，将目的片段插入到拟南芥基因组DNA中。具体步骤如下：1、挑取本文档来自技高网...

【技术保护点】
如下任一所述生物材料在降低植物木质化程度中的应用：(1)miR857；(2)miR857的编码基因；(3)表达miR857的重组载体。

【技术特征摘要】
1.如下任一所述生物材料在降低植物木质化程度中的应用：(1)miR857的编码基因；(2)表达miR857的重组载体；所述植物为草本植物。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述miR857的编码基因的序列如SEQIDNo.1所示；所述表达miR857的重组载体是将SEQIDNo.1所示DNA插入植物表达载体的多克隆位点得到的。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述降低植物木质化程度为降低植物茎干的木质化程度。4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述降低植物木质化程度体现在如下方面中的至少一种：(1)降低木质素含量；(2)降低植物茎干的机械强度；(3)降低植物茎干的直径；(4)降低植物茎干的鲜重；(5)降低厚壁细胞占植物茎干横切面的比例；(6)降低植物单个维管束中木质细胞的数目；(7)使植物木质部...

【专利技术属性】
技术研发人员：林金星，赵媛媛，林森，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11