一种与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子ZmNF-YC12及其应用制造技术

本发明专利技术属于分子育种领域，涉及植物抗干旱新品种的培育，特别是指一种与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子ZmNF

【技术实现步骤摘要】
一种与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子ZmNF
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YC12及其应用


[0001]本专利技术属于分子育种领域，涉及植物抗干旱新品种的培育，特别是指一种与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子ZmNF
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YC12及其应用。

技术介绍

[0002]我国是世界上主要的粮食生产国之一，而玉米作为主要的粮食、饲料和经济作物，对保证粮食安全、农民增收起着重要的作用。玉米是需水作物，但玉米的生长和发育经常受到各种非生物胁迫的影响，比如高盐、高温、干旱等，这些胁迫严重影响玉米产量和品质。我国2/3土地处于干旱和半干旱地区，近年来，干旱发生的频率之高，已成为限制玉米生产力的主要非生物胁迫之一，因此，培育抗旱玉米新品种成为当下重要任务之一。转基因技术为玉米遗传改良提供一条便捷的途径。可利用基因工程手段向玉米中导入抗旱基因，创制抗旱种质，并快速培育抗旱玉米新品种。
[0003]转录因子是一类能够与基因5
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上游的特定DNA序列专一性结合的蛋白质，可调控基因在不同时空中的表达强度。高等植物中，转录因子在生长发育、次级代谢及逆境胁迫响应中都发挥重要的作用。目前，前人研究表明转录因子参与植物干旱胁迫响应的调控。其中，核因子Y(nuclear factor Y,NF
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Y)，又被称为亚铁血红素激活因子（hemoactivator,HAP）,可与CCAAT结合因子（CCAAT binding factor,CBF）结合。研究显示，该类转录因子成员有三类不同的亚基，NF/>‑
YA、NF
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YB、NF
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YC,每类亚基在植物中含有多个成员。虽然植株的NF
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YA成员在结构和长度上不同，但都包含一段由53个氨基酸组成的保守序列，序列上包括A1和A2两个保守的结构域；NF
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YB家族蛋白的长度存在差异，但均包含一段与组蛋白H2B中的histone fold domain（HFD）结构域相似的序列，且含有四个螺旋结构，并且其二级结构在保守区段是高度保守的；NF
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YC的保守结构域中有一段与组蛋白H2A中的HFD高度相似区段，含有3个α螺旋结构。此外，还有一个称为αC区域的螺旋结构，并且其二级结构在保守区段是高度保守的。
[0004]植物抗旱性是一个复杂的性状，抗旱调控机制涉及多个基因，但目前对NF
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Y的功能研究多集中在拟南芥、水稻等模式植物中，为了进一步研究NF
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Y相关的基因的功能，挖掘与抗旱相关的性能，本申请进行了深入的研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子ZmNF
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YC12及其应用，筛选到与干旱
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复水相关的ZmNF
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Y基因，为阐述玉米NF
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Y家族成员的生物学功能奠定基础，也为抗旱分子育种提供新的思路，为抗旱品种的培育储存分子资源。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子，所述转录激活子不含有UTR区域和内含子，含有多个顺式作用元件，其蛋白序列含有NF
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YC结构域。
[0007]上述顺式作用元件包括非生物胁迫响应元件、激素响应元件和植物生长发育响应元件。
[0008]上述非生物胁迫响应元件包括TCCC
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motif，LTR，GT1
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motif，GATA
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motif，Sp1，ARE和G
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box；激素响应元件包括AuxRR
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core，TCA
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element，CGTCA
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motif，TGACG
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motif和ABRE；植物生长发育响应元件包括CAT
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box，NON
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box。
[0009]上述转录激活子为ZmNF
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YC12基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
[0010]上述转录激活子编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。
[0011]上述转录激活子编码的蛋白质定位于细胞核。
[0012]含有上述的转录激活子的基因编辑载体。
[0013]用于过表达蛋白质的基因编辑载体，其中蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。
[0014]上述基因编辑载体在培育抗干旱胁迫或恢复补偿抗干旱功能的植物中的应用。上述植物为玉米。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术通过表达量差异分析、基因与生理生化指标的相关性分析及该家族基因共表达网络分析，鉴定出抗旱核心基因ZmNF
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YC12。该基因在42℃高温、PEG干旱、NacL、ABA处理下，表达变化差异大。表明，ZmNF
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YC12基因在干旱胁迫以及恢复补偿过程中发挥重要作用，且起作用的机制不同。不仅为阐述玉米NF
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Y家族成员的生物学功能奠定基础，也为抗旱分子育种提供新的思路，为抗旱品种的培育储存分子资源。
[0016]2、本申请的ZmNF
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YC12具有转录激活活性，是一个转录激活子。本申请采用VIGS技术对ZmNF
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YC12进行沉默，并对沉默植株进行干旱和复水处理。发现VIGS植株BMV
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YC12
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1、BMV
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YC12
ꢀ‑
5生长受到的抑制作用更加明显，叶片开始卷曲、枯萎、失去绿色，叶尖逐渐枯萎，净光合速率和RWC均降低，丙二醛含量显著高于正常植株BMV。复水后，正常植株BMV恢复生长，但BMV
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YC12
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1、BMV
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YC12
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5的生长没有恢复到正常水平，净光合速率有所增加，BMV恢复的更高；RWC恢复，但BMV仍高于BMV
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YC12
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1和BMV
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YC12
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5；MDA含量均有所下降，但BMV
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YC12
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1和BMV
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YC12
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5仍高于BMV。上述结果表明，ZmBF
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YC12沉默确实降低了玉米的抗旱性和恢复能力。
[0017]3、ZmNF
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YC12沉默使抗氧化酶活性的活性下降，降低了玉米的抗旱性和恢复能力；减少了细胞中渗透调节物质的积累，提高了玉米的渗透势，使玉米对干旱敏感；ZmNF
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YC12沉默间接或直接降低了干旱胁迫应答基因的表达，可能是导致VIGS植株BMV
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YC12
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1和BMV
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子，所述转录激活子不含有UTR区域和内含子，含有多个顺式作用元件，其蛋白序列含有NF
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YC结构域。2.根据权利要求1所述的与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子，其特征在于：所述顺式作用元件包括非生物胁迫响应元件、激素响应元件和植物生长发育响应元件。3.根据权利要求2所述的与干旱胁迫及恢复补偿相关的转录激活子，其特征在于：所述非生物胁迫响应元件包括TCCC
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motif，LTR，GT1
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motif，GATA
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motif，Sp1，ARE和G
‑
box；激素响应元件包括AuxRR
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core，TCA
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element，CGTCA
‑
motif，TGACG
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motif和ABRE；植物生长发育响应元件包括C...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽茹，鲁晓民，马晨晨，叶飞宇，庞芸芸，张前进，张新，王振华，
申请(专利权)人：河南省农业科学院粮食作物研究所，
类型：发明
国别省市：