GAPC基因在增强植物抗病性中的用途制造技术

本发明专利技术提供了GAPC基因在增强植物抗病性中的用途，具体地，通过下调植物中GAPC基因的表达，增强所述植物的抗病性。由此，能够有效实现增强植物抗病性。

【技术实现步骤摘要】
GAPC基因在增强植物抗病性中的用途
本专利技术涉及GAPC基因在增强植物抗病性中的用途。
技术介绍
植物病原微生物对农业生产造成巨大损失，如：烟草花叶病毒属病毒(Tobamovirus)是危害我国农业生产的重要病毒病原之一，该属以烟草花叶病毒(tobaccomosaicvirus，TMV)和番茄花叶病毒(tomatomosaicvirus，ToMV)为代表，能够在多种重要经济作物上引起花叶病，症状主要有：花叶，叶片弯曲皱缩甚至枯萎，植株黄化矮化，果实斑驳甚至畸形，导致作物生物产量显著降低，给农业生产造成重大损失。假单孢杆菌属丁香假单孢杆菌烟草专化型(Pseudomonassyringaepv.tabaci)是烟草种植过程中的重要病原菌之一，能够为害叶、花、蒴果和种子，造成植株腐烂，倒伏死亡，如被野火焚烧状。然而，目前增强植物对各种病害抗性的方法的研究，仍有待加强。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种能够有效增强植物抗病性的方法。首先，需要说明的是，本专利技术是基于专利技术人的下列发现和工作而完成的：自噬(此处特指巨自噬)是一个在生物体内广为存在的蛋白降解途径，在植物中一般是指细胞自身细胞质蛋白或细胞器被膜质包被形成自噬小泡，运输至液泡并与之融合，降解其所包裹的内容物的过程，目前植物中已鉴定出多个参与自噬过程的蛋白，如ATG6、ATG3、FIP200等。在植物中，自噬响应ROS信号诱导并参与氧化蛋白的降解(XiongY,ContentoAL,NguyenPQ,etal.DegradationofoxidizedproteinsbyautophagyduringoxidativestressinArabidopsis[J].Plantphysiology,2007,143(1):291-299.)，同时与植物的抗病反应息息相关。据报道，植物自噬能够调控过敏性坏死反应并且在植物抗病毒、细菌、真菌中发挥作用。专利技术人采用免疫共沉淀及质谱分析的方法，以本生烟草(Nicotianabenthamiana，简称Nb)自噬过程中的关键蛋白ATG3为钓饵，筛选烟草的总蛋白，得到一个与ATG3相互作用的蛋白——胞质定位的GAPDH：GAPC。其中，甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)是生物糖酵解途径中重要的酶，同时也具备独立于糖酵解之外的多重功能，如动物细胞中，GAPDH参与基因转录、DNA复制、tRNA细胞核外转运、DNA修复、细胞自噬、细胞凋亡、病原物侵染等；植物细胞中，该蛋白参与胚胎发育、花粉管发育、根系发育以及ABA、ROS信号转导等。植物中，GAPDH有多个同工型蛋白，其中胞质定位的GAPDH被称为GAPC(cytoplasmicGAPDH)。病毒诱导的基因沉默(VIGS)是根据植物对RNA病毒防御机制发展的技术，指携带目标基因片段的病毒侵染植物后，可诱导植物内源基因沉默，引起表型变化，进而根据表型变异研究目标基因的功能。与对植物进行基因敲除的方法相比，VIGS能够侵染当代植物，对目标基因进行沉默和功能分析，已广泛应用于烟草、番茄等的研究。因而，专利技术人在烟草中利用VIGS技术沉默GAPC，以研究基因沉默对植物的生长发育有无影响，以及经沉默后植株的抗病性。结果，专利技术人惊奇地发现，沉默植株没有发育表型，表明GAPC基因沉默后对植物生长发育等基本过程没有太大影响，适合育种。进一步，专利技术人通过一系列方法研究发现，GAPC沉默的转N基因烟草对TMV抗性增强，对TMV-p50(N基因介导过敏性坏死反应的诱导因子)诱导的HR反应增强(HR反应即过敏性坏死反应，是指抗病植物面对病原侵染时，病原侵染点处的细胞通常死亡，细胞死亡被限制在侵染点)，对烟草的致病细菌Pseudomonassyringaepv.tabaci(Pta)抗性增强。从而证明了沉默GAPC增强了植物的抗病性。进一步的研究表明，沉默GAPC导致自噬水平升高，可能影响植物免疫反应，从而导致植物对病毒的抗性增强。因而，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了GAPC基因在增强植物抗病性中的用途。具体地，根据本专利技术的实施例，通过下调植物中GAPC基因的表达，增强所述植物的抗病性。由此，能够有效实现增强植物抗病性。根据本专利技术的实施例，本专利技术所述的用途中所指植物并没有特别限制。根据本专利技术的一些具体示例，所述植物为选自烟草、番茄、辣椒、马铃薯、大豆、水稻、小麦、玉米和棉花的至少一种，优选烟草。由此，基于GAPC基因在增强植物抗病性中的用途，通过下调上述植物中GAPC基因的表达，能够有效增强相应植物的抗病性。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种增强植物抗病性的方法。根据本专利技术的实施例，该方法在于：下调所述植物中GAPC基因的表达。由此，能够有效实现增强植物抗病性。另外，根据本专利技术上述实施例的增强植物抗病性的方法还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，本专利技术的方法适用的植物不受特别限制。根据本专利技术的一些具体示例，所述植物为选自烟草、番茄、辣椒、马铃薯、大豆、水稻、小麦、玉米和棉花的至少一种，优选烟草。即通过下调上述植物中GAPC基因的表达，能够有效增强相应植物的抗病性。根据本专利技术的实施例，下调所述植物中GAPC基因的表达的方法也不受特别限制，可以采用任何已知能够使植物特定基因的表达量下降的方法进行，例如VIGS技术、miRNA干扰技术等，只要能够准确特异性地下调所述植物中GAPC基因的表达即可。根据本专利技术的一些实施例，针对所述植物，利用VIGS技术沉默GAPC基因，以便实现下调所述植物中GAPC基因的表达。由此，能够准确、有效地实现下调所述植物中GAPC基因的表达，且对植物生长发育无影响。根据本专利技术的实施例，通过以下步骤沉默GAPC基因：提供载体pTRV1和pTRV2-GAPC，其中所述载体pTRV2-GAPC是通过将SEQIDNO：1所示的片段酶切至载体pTRV2获得的；以及利用载体pTRV1和pTRV2-GAPC共转染植物，以便使所述植物中的GAPC基因沉默。其中，载体pTRV1(GenBank：AF406990)和pTRV2(GenBank：AF406991.1)的载体信息参见LiuY,SchiffM,MaratheR,etal.TobaccoRar1,EDS1andNPR1/NIM1likegenesarerequiredforN-mediatedresistancetotobaccomosaicvirus[J].ThePlantJournal,2002,30(4):415-429.，通过参照将其全文并入本文。本领域技术人员可以根据上述的载体信息自行构建两个载体。由此，能够有效使目的植物的GAPC基因沉默。根据本专利技术的实施例，将携带载体pTRV1的农杆菌菌液和携带pTRV2-GAPC的农杆菌菌液按照1：1体积混合，室温下放置4小时后，利用混合菌液对所述烟草进行注射，以便实现所述共转染。由此，GAPC基因沉默效果好，效率高。根据本专利技术的另一些实施例，利用miRNA下调所述植物中GAPC基因的表达。即通过将与GAPC基因同源的miRNA片段导入目的植物，通过miRNA和靶基因GAPC的mRNA碱基配对引导沉默本文档来自技高网...

【技术保护点】
GAPC基因在增强植物抗病性中的用途。

【技术特征摘要】
1.GAPC基因在增强植物抗病性中的用途，其特征在于，通过下调植物中GAPC基因的表达，增强所述植物的抗病性，所述抗病性为抗烟草花叶病毒性及抗病原细菌Pta性。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述植物为选自烟草、番茄、辣椒、马铃薯、大豆、水稻、小麦、玉米和棉花的至少一种。3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述植物为烟草。4.一种增强植物抗烟草花叶病毒性及抗病原细菌Pta性的方法，其特征在于，下调所述植物中GAPC基因的表达。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述植物为选自烟草、番茄、辣椒、马铃薯、大豆、水稻、小麦、玉米和棉花的至少一种。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述植物为烟草。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，针对所述植...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉乐，韩少杰，王燕，郑翕尹，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11