调节植物体乙烯反应敏感性的基因和应用制造技术

本申请公开了一种分离的核酸，包括UBP1基因突变体，相较于野生型UBP1基因，UBP1基因突变体包含功能丧失性突变，UBP1基因来源于植物。本申请创造性地发现植物中UBP1基因和乙烯反应的敏感性表型的相关性，UBP1基因的功能丧失或过表达均能影响植物乙烯反应敏感性的表型。型。型。

【技术实现步骤摘要】
调节植物体乙烯反应敏感性的基因和应用


[0001]本申请涉及植物学
，具体而言，涉及调节植物体乙烯反应敏感性的基因和应用。

技术介绍

[0002]乙烯(ethylene)是有由植物细胞合成的一种气态植物激素，参与调节植物的生长、发育和胁迫响应等多个过程。经过多年研究，人们已经解析出乙烯反应通路中的多个关键组分及其作用原理。乙烯受体ETR1(ETHYLENE RESPONSE 1)、ERS1(ETHYLENE RESPONSE SENSOR 1)、ETR2、ERS2、EIN4(ETHYLENE INSENSITIVE 4)与乙烯结合后失活，抑制了丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶CTR1(CONSTITUTIVE TRIPLE RESPONSE 1)的活性，从而使EIN2蛋白的C末端结构域(EIN2
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C)被未知蛋白酶切。游离的EIN2
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C一方面在核内招募组蛋白结合蛋白ENAP1(EIN2 NUCLEAR ASSOCIATED PROTEIN 1)，调控组蛋白H3K14和H3K23的乙酰化，促进核心转录因子EIN3和EIL1与下游靶基因的结合；另一方面，EIN2
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C转移到P
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body中，介导EBF1和EBF2 mRNA的翻译抑制，从而使EIN3和EIL1蛋白积累，进而激活下游乙烯响应基因的表达，通过这两面的调控最终从生理水平、生化水平激活植物的乙烯反应。
[0003]目前，挖掘新的乙烯反应通路组分是植物学研究领域的难点。
专利技术内容
[0004]为了解决上述问题，本申请发现了一种新的乙烯通路组分，能够调节植物对乙烯反应的敏感性，因此，本申请的第一目的在于提供一种分离的核酸，包括UBP1基因突变体，UBP1基因突变体包含功能丧失性突变，UBP1基因来源于植物。
[0005]本申请发现的拟南芥中的UBP1A/1B/1C三个基因是乙烯反应的正向调节因子，通过敲除或过表达UBP1基因可以降低或者增强拟南芥的乙烯反应强度。基于此，本申请还发现植物UBP1蛋白非常保守，暗示其他植物中的UBP1蛋白也可能具有与拟南芥中的同源蛋白相同的功能。因此，具有功能丧失性突变的UBP1基因突变体，能够降低植物的乙烯反应敏感性强度。
[0006]在其中一个实施例中，植物选自拟南芥、油棕、玉米、小麦、水稻、小果野蕉、小兰屿蝴蝶兰、紫萍、苹果、大豆、美洲棉、中华猕猴桃、番茄、猩红猴面花、小粒咖啡、刺苞菜蓟、甜菜、蓝星睡莲、无油樟、江南卷柏、地钱和中眼藻中的至少一种。
[0007]在其中一个实施例中，功能丧失性突变通过UBP1A基因、UBP1B基因、UBP1C基因中的至少两种发生基因突变导致；功能丧失性突变满足以下特征(1)～(3)中的至少两个：
[0008]UBP1A基因包含错义突变和无义突变中的至少一种基因突变；
[0009]UBP1B基因包含错义突变和无义突变中的至少一种基因突变；
[0010]UBP1C基因包含错义突变和无义突变中的至少一种基因突变。
[0011]本申请创造性地发现单个的UBP1A、UBP1B、UBP1C基因的变异并不能引起UBP1基因功能的缺失，也不能影响进而植物对乙烯反应的敏感性的表型；而UBP1A、UBP1B、UBP1C中的
任意两个基因或三个基因同时发生错义变异或无义变异时，可能够引起UBP1基因功能的缺失，进而引起植物对乙烯反应的敏感性的表型发生变化，即降低植物对乙烯反应的敏感性。
[0012]在其中一个实施例中，功能丧失性突变满足以下特征(1)～(3)中的至少两个：
[0013]UBP1A基因的1～3号外显子区域包含错义突变和无义突变中的至少一种基因突变；
[0014]UBP1B基因的1～2号外显子区域包含错义突变和无义突变中的至少一种基因突变；
[0015]UBP1C基因的1号外显子区域包含错义突变和无义突变中的至少一种基因突变。
[0016]本申请的第二目的在于提供一种分离的蛋白，包括功能丧失的UBP1蛋白突变体，UBP1蛋白突变体包含UBP1A蛋白突变体、UBP1B蛋白突变体、UBP1C蛋白突变体中的至少两种；UBP1蛋白突变体由上述核酸编码。
[0017]在其中一个实施例中，相比于野生型UBP1蛋白，UBP1A蛋白突变体缺失的氨基酸片段包括114位氨基酸之后的片段，UBP1B蛋白突变体缺失的氨基酸片段包括第48位氨基酸之后的片段，UBP1C蛋白突变体缺失的氨基酸片段包括85位氨基酸之后的片段。
[0018]本申请的第三目的在于提供一种分离的核酸，包括UBP1基因以及用于过表达UBP1基因的过表达因子，UBP1基因来自于植物。
[0019]在其中一个实施例中，植物选自拟南芥、油棕、玉米、小麦、水稻、小果野蕉、小兰屿蝴蝶兰、紫萍、苹果、大豆、美洲棉、中华猕猴桃、番茄、猩红猴面花、小粒咖啡、刺苞菜蓟、甜菜、蓝星睡莲、无油樟、江南卷柏、地钱和中眼藻中的至少一种。
[0020]在其中一个实施例中，植物为拟南芥，UBP1基因包括UBP1A基因、UBP1B基因、UBP1C基因中的至少一种。
[0021]在其中一个实施例中，核酸还包括标签片段。
[0022]在其中一个实施例中，标签片段用于编码GST、麦芽糖E结合蛋白、6His或Flag。
[0023]在其中一个实施例中，过表达因子包括强启动子和转录激活因子中的至少一种；
[0024]可选的，强启动子选自CaMV35S、NOS、UBQ10、Actin1中的至少一种。
[0025]可选的，转录激活因子选自dCas9
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VP64、dCas9
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VP16、dCas9
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VPR、dCas9
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SunTag、dCas9
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SAM中的至少一种。
[0026]本申请的第四目的在于提供一种核酸构建物，含有上述核酸。
[0027]在其中一个实施例中，核酸构建物是克隆载体或表达载体。
[0028]本申请的第五目的在于提供一种宿主细胞，满足以下特征(1)～(3)中的至少一个：
[0029](1)含有相对于该宿主细胞而言为外源的上述核酸；
[0030](2)含有上述核酸构建物；
[0031](3)表达上述蛋白。
[0032]在其中一个实施例中，宿主细胞为农杆菌。
[0033]本申请的第六目的在于提供一种植物细胞或组织或器官，满足以下特征(1)～(5)中的至少一个：
[0034](1)基因组含有上述核酸；
[0035](2)含有上述核酸构建物；
[0036](3)含有上述宿主细胞；
[0037](4)表达上述蛋白；
[0038](5)基因组中的UBP1基因被抑制、被缺失或者被置换导致UBP1基因功能丧失或者基因组中的UBP1基因被过表达。
[0039]在其中一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分离的核酸，其特征在于，包括UBP1基因突变体，相较于野生型UBP1基因，所述UBP1基因突变体包含功能丧失性突变，所述UBP1基因来源于植物。2.分离的核酸，其特征在于，包括UBP1基因以及用于过表达UBP1基因的过表达因子，所述UBP1基因来源于植物。3.根据权利要求1或2所述的核酸，其特征在于，所述植物选自拟南芥、油棕、玉米、小麦、水稻、小果野蕉、小兰屿蝴蝶兰、紫萍、苹果、大豆、美洲棉、中华猕猴桃、番茄、猩红猴面花、小粒咖啡、刺苞菜蓟、甜菜、蓝星睡莲、无油樟、江南卷柏、地钱和中眼藻中的至少一种。4.根据权利要求1所述的核酸，其特征在于，所述植物为拟南芥，所述功能丧失性突变通过UBP1A基因、UBP1B基因、UBP1C基因中的至少两种发生基因突变导致。5.根据权利要求2所述的核酸，其特征在于，所述植物为拟南芥，所述UBP1基因包括UBP1A基因、UBP1B基因、UBP1C基因中的至少一种。6.根据权利要求2所述的核酸，其特征在于，所述过表达因子包括强启动子和转录激活因子中的至少一种；优选的，所述强启动子选自CaMV35S、NOS、UBQ10、Actin1中的至少一种；优选的，所述转录激活因子选自dCas9
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VP64、dCas9
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VP16、dCas9
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VPR、dCas9
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SunTag、dCas9
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SAM中的至少一种。7.分离的蛋白，其特征在于，包括功能丧失的UBP1蛋白突变体，所述UBP1蛋白突变体由权利要求1、3、4中任一项所述的核酸编码。8.根据权利要求7所述的蛋白，其特征在于，所述植物为拟南芥，所述UBP1蛋白突变体包含UBP1A蛋白突变体、UBP1B蛋白突变体、UBP1C蛋白突变体中的至少两种。9.核酸构建物，其特征在于，含有权利要求1～6中任一项所述的核酸。10.根据权利要求9所述的核酸构建物，其特征在于，所述核酸构建物是克隆载体或表达载体。11.宿主细胞，其特征在于，满足以下特征(1)～(3)中的至少一个：(1)含有相对于该宿主细胞而言为外源的权利要求1～6中任一项所述的核酸；(2)表达权利要求7或8所述的蛋白；(3)含有权利要求9或10所述的核酸构建物。12.根据权利要求11所述的宿主细胞，其特征在于，所述宿主细胞为农杆菌。13.植物细胞或组织或器官，其特征在于，满足以下特征(1)～(5)中的至少一个：(1)基因组含有权利要求1～6中任一项所述的核酸；(2)表达权利要求7或8中所述的蛋白；(3)含有权利要求9或10所述的核酸构建物；(4)含有权利要求11或12所述的宿主细胞；(5)基因组中的UBP1基因被抑制、被缺失或者被置换导致UBP1基因功能丧失或者UBP1基因被过表达。14.一种构建乙烯反应敏感性降低或升高的转基因植物的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)提供携带UBP1基因敲除载体、UBP1基因敲低载体或者UBP1基因过表达载体的核酸递送媒介物质；
(2)将植物细胞或组织或器官与步骤(1)中的核酸递送媒介物质接触，使所述敲除载体、敲低载体、或过表达载体所含的核酸转入植物细胞，并发挥核酸递送媒介物质对应的UBP1基因敲除、敲低或过表达功能；(3)利用步骤(2)中和核酸递送媒介物质接触后的植物细胞或组织/器官产生新生植物材料，筛选UBP1基因突变、表达水平降低或表达水平升高的新生植物材料；(5)将新生植物材料进一步培养成植株以获得乙烯反应敏感性变化的转基因植株。15.根据权利要求14所述的方法制备的转基因植物在调节植物生长发育和植物胁迫响应中的用途。16.抑制或升高植物UBP1基因表达水平的试剂和/或抑制或激活植物UBP1蛋白活...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红卫，李文阳，马梦迪，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：