本发明专利技术公开捕光色素叶绿素a/b结合蛋白LHCB4在植物育种中的应用。本发明专利技术提供了LHCB4蛋白提高植物耐逆性中的应用。LHCB4蛋白的氨基酸序列为序列表中的序列1。所述提高植物耐逆性受激素胁迫。所述激素为ABA；所述LHCB4蛋白的编码基因的核苷酸序列为序列表中的序列2。所述提高植物耐逆性为如下1)或2)：1)向LHCB4表达失活的突变体植物中导入LHCB4蛋白的编码基因，得到LHCB4蛋白表达恢复的植物，所述LHCB4蛋白表达恢复的植物的耐逆性高于所述LHCB4蛋白表达失活的突变体；2)LHCB4蛋白表达失活的突变体的耐逆性高于LHCB4表达的植物。本发明专利技术的实验证明，ABA调节LHCB4的表达是通过ABAR/CHLH参与的信号通路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物
，尤其涉及一种捕光色素叶绿素a/b结合蛋白LHCB4在植物育种中的应用。
技术介绍
捕光叶绿素a/b结合蛋白(LHCB)是光合系统II (PSII)复合体的载脂蛋白。LHCB 蛋白通常与叶绿素、叶黄素组成复合体成为光合系统的捕光天线复合体。这些捕光天线复合体吸收光能并且向PSII光反应中心传递激发能以驱动光合电子传递系统。PSII复合体的外部天线蛋白LHCBs是捕光复合体重要的组成部分，它是自然界中含量最丰富的膜蛋白。LHCBs蛋白由较小的天线复合体LHCB4(CP^)，LHCB5(CP26)和LHCB6 (CP24)以及较大的天线复合体同源和异源的三聚体LHCB1，LHCB2和LHCB3。这些叶绿体/类囊体蛋白由核基因编码，其表达主要受到环境和发育等因素调节，包括主要受到光(Silverthorne and Tobin, 1984 ；Sun and Tobin, 1990 ；Peer et al, 1996 ；Millar and Kay,1996 ；Weatherwax et al,1996 ；Yang et al, 1998 ；Humbeck and Krupinska,2003 ；Nott et al,2006 ；Staneloni et al,2008 ；De Montaigu et al,2010 ； Pruneda-Paz and Kay,2010 ；Thines and Harmon,2010)；活性氧(Nott et al，2006; Staneloni et al，2008)，叶绿体逆向信号(Nott et al，2006)，昼夜节律(Paulsen and Bogorad,1988 ；Strayer et al,2000 ；Alabadi et al,2001 ；Thain et al,2002 ；Andronis et al,2008 ；Pruneda-Paz et al,2009 ；De Montaigu et al, 2010 ；Pruneda-Paz and Kay, 2010 ；Thines and Harmon, 2010)和生物激素脱落酸(ABA)的调控(Bartholomew et al, 1991 ；Chang and Walling, 1991 ；Weatherwax et al, 1996 ；Staneloni et al，2008)。植物对LHCB蛋白表达的调节被认为是植物调节叶绿体功能以应对逆境的重要机制之一(Nott et al,2006 ；De Montaigu et al, 2010 ；Pruneda-Paz and Kay,2010 ；Thines and Harmon, 2010)。ABA是调节植物生长与发育的重要生物激素，尤其在植物响应逆境方面起到重要作用(Finkelstein et al,2002 ；Adie et al，2007)。以前人们认为 ABA 负调控 LHCB 基因的表达，并且与光协同作用调节LHCB的表达以响应强光逆境(Bartholomew et al,1991 ； Chang andffalling, 1991 ；Weatherwax et al, 1996 ；Staneloni et al，2008)。强光调低 LHCB的表达可能是通过植物体内ABA浓度的改变而实现的(Weatherwax et al，1996)。然而ABA对于LHCB基因表达的生理意义并没有被完全理解。ABA信号转导过程得到了广泛的研究，人们鉴定得到了许多参与其中的组成成分， 这其中包括位于细胞膜和细胞内的ABA受体。质膜蛋白GCR2和GTG1/GTG2被认为是在细胞表面起作用的ABA受体。一类START蛋白PYR/PYL/RCAR被认为是作用于细胞内的ABA 受体，直接作用于PP2C信号通路的上游以调节下游基因的表达。已经报道过拟南芥中镁卟啉IX(Mg-ProtoIX)螯合酶的H亚基(CHLH/ABAR)作为ABA受体可以结合ABA，作用于ABA 信号转导过程。最近，又报道了 ABAR可以结合一组WRKY转录因子抑制一些ABA响应基因5的表达，如ABI5。事实上，ABA被认为是植物将昼夜节律和受ABA调控从而响应干旱环境之间的一个关键环节。ABAR/CHLH在植物细胞中还起到许多作用在叶绿素合成过程中催化镁离子与卟啉IX的结合，作为基因组解偶联蛋白(GUN5)介导质体-核逆向信号转导过程。ABAR/CHLH不仅是ABA受体，也在叶绿体逆向信号中具有GUN表型参与调节LHCB 基因的表达。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种控制植物性状的方法。本专利技术提供控制植物性状的方法，是提高出发植物中LHCB4蛋白编码基因的表达，得到具有下述1)或幻特征的目的植物1)耐逆性高于所述出发植物；2)生长延缓于所述出发植物。所述目的植物生长延缓于所述出发植物为如下A或B :A、所述目的植物种子的萌发迟于所述出发植物；B、所述目的植物根的生长迟于所述出发植物；所述目的植物种子的萌发迟于所述出发植物体现为所述目的植物种子的萌发率低于所述出发植物；所述目的植物种子的根的生长迟于所述出发植物体现为所述目的植物根长小于所述出发植物；所述提高出发植物中LHCB4编码基因的表达是在激素胁迫下进行；所述激素具体为ABA;所述LHCB4蛋白的编码基因的核苷酸序列为序列表中的序列1。所述耐逆性为耐干旱性；所述出发植物为单子叶植物或双子叶植物，所述单子叶植物为拟南芥。所述提高出发植物中LHCB4编码基因的表达是通过向出发植物中导入所述LHCB4 编码基因实现的。所述ABA胁迫为在植物幼苗期或者植物成龄期进行；所述在植物幼苗期ABA胁迫的浓度为0. 5-5 μ M ；所述在植物幼苗期ABA胁迫的浓度具体为 0. 5 μ Μ、1 μ Μ、2 μ Μ、3 μ Μ、或 5 μ M ；所述在植物成龄期ΑΒΑ胁迫的浓度低于200μΜ但不为ΟμΜ，具体为20 μ Μ、 50 μ Μ、100 μ Μ、150 μ Μ、200 μ Μ、300 μ Μ。所述耐干旱性通过气孔开度和/或失水率体现；所述根生长通过主根长度体现。所述提高LHCB4编码基因的表达是通过外源ABA激活ABAR-WRKY40信号通路实现。所述激活ABAR-WRKY40信号通路为外源的ABA激活植物的ABA受体，使ABA受体与结合有转录因子WRKY40的LHCB4启动子竞争结合转录因子WRKY40，释放LHCB4的启动子，使LHCB4编码基因表达；所述ABA受体的氨基酸序列为序列表中的序列2 ；所述ABA受体的编码基因的核苷酸序列为序列表中的序列3 ；所述转录因子WRKY40的氨基酸序列为序列表中的序列4 ；所述转录因子WRKY40的编码基因的核苷酸序列为序列表中的序列5 ；所述LHCB4启动子的核苷酸序列为序列表中的序列6。本专利技术的另一个目的是提供一种控制植物性状的方法。本专利技术提供的方法，是降低目的植物中LHCB4蛋白编码基因的表达，得到具有下述1)或幻特征的植物1)耐逆性低于所述目的植物；2)生长加快于所述目的植物。所述植物的生长加快于所述出发植物为如下A或B :A)所述植物的种子的萌发早于所述目的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种控制植物性状的方法，是提高出发植物中ＬＨＣＢ４蛋白编码基因的表达，得到具有下述１）或２）特征的目的植物：１）耐逆性高于所述出发植物；２）生长延缓于所述出发植物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张大鹏，徐艳红，刘蕊，王小芳，严璐，刘志强，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11
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