CN107090460A - 一种水稻wrky类转录因子及其编码蛋白的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于基因工程技术领域，公开了一种水稻WRKY类转录因子及其编码蛋白的应用。水稻WRKY类转录因子基因OsWRKY72的序列号为LOC_Os11g29870(Os11g0490900)，可在调控水稻株高、根长和叶片角度方面应用。本发明通过系统研究，首次提供了OsWRKY72转录因子基因及其编码蛋白的生物学功能。本发明通过转基因手段获得的OsWRKY72超表达材料使得该基因在水稻中的表达量显著提高，导致转基因水稻与野生型对照相比发生株高下降、根长增加、叶片角度增大的表型。

Description

一种水稻WRKY类转录因子及其编码蛋白的应用
技术领域
本发明属于基因工程技术领域，涉及一种水稻WRKY类转录因子及其编码蛋白的应用。
背景技术
WRKY家族转录因子首次发现于1994年，经过逾二十年的研究，其已被证明参与到植物抵御生物及非生物胁迫、发育、种子休眠与萌发、衰老等众多过程中。绝大多数WRKY家族转录因子含有WRKY和锌指蛋白结构域。WRKY转录因子根据其含有的WRKY结构域的个数以及锌指结构域的类型和有无可分为四个亚家族，其中含有两个WRKY和两个锌指结构的为第一亚家族(Group I)，其中锌指结构特征序列为C2H2的属于Group Ia型，锌指结构特征序列为C2HC的属于Group Ib型；含有一个WRKY结构和一个C2H2型锌指结构的属于Group II亚家族；含有一个WRKY结构和一个C2HC型锌指结构的属于Group III亚家族；含有一个WRKY结构且锌指结构特征序列为C2XX的为Group Iva型，而仅含有一个WRKY机构且不含锌指结构的则属于Group IVb型(Ross et al.,2007)。WRKY转录因子通过与下游基因启动子区域的W-box顺式调控元件(特征序列TTGACC/T；核心序列TGAC)结合以调控其转录活性。此外，一个WRKY转录因子可同时参与到两个甚至更多看似完全独立的生理过程(Rushton et al.,2010)，这更突显出其重要的生物学功能。
控制人口过快增长与粮食增产是全球亟待解决的重大问题。水稻是重要的粮食作物以及单子叶植物的模式植物，以作物矮秆基因的发现和杂交育种利用为代表的第一次农业绿色革命中，矮杆水稻的应用提高了水稻的抗倒伏能力，是保证其高产的重要基础(Jiaoet al.,2010；Miura et al.,2010)。另一方面，植物根系是其水分、养分吸收及支持其定植生长的重要器官，根系的构型在很大程度上决定着植物对土壤中水分和养分的吸收能力。例如，深扎型(deep)的根系有利于植物对较深土层中水分的吸收从而提高其抗旱性(Ugaet al.,2013)；而浅表分布型(shallow)的根系则较易吸收一些土壤表层富集的养分(如磷等)(Miguel et al.,2015)。本发明从水稻中鉴定了一个WRKY转录因子OsWRKY72，提出了利用OsWRKY72进行水稻株型和根系构型改良的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供水稻WRKY转录因子基因OsWRKY72及其编码蛋白的应用。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
水稻WRKY类转录因子基因OsWRKY72在降低植物株高、增加植物根长和叶片夹角方面的应用，该基因的序列号为LOC_Os11g29870(Os11g0490900)。
其中，所述的植物优选单子叶植物，进一步优选水稻、玉米或小麦，特别优选水稻。
水稻WRKY类转录因子基因OsWRKY72的编码产物，水稻WRKY转录因子蛋白OsWRKY72在降低植物株高、增加植物根长和叶片夹角方面的应用。
其中，所述的植物优选单子叶植物，进一步优选水稻、玉米或小麦，特别优选水稻。
本发明的有益效果：
1、本发明利用特异引物研究了OsWRKY72在水稻中的表达，发现OsWRKY72在地上、地下部均有表达(图1)。
2、本发明构建的OsWRKY72过量表达植株的株高显著降低(图2)，有利于改善水稻株型，提高其抗倒伏性继而增产。
3、OsWRKY72过量表达植株的根系长度显著增加(图3)，有利于改善水稻根系构型，提高其对水分、养分的吸收能力。
4、OsWRKY72过量表达植株的叶片夹角增大(图4)，可应用于改变地上部株型，有利于改善植株光合作用能力。
附图说明
图1 RT-qPCR分析OsWRKY72在抽穗期苗的叶片、叶鞘、茎、根和花序，以及三叶期苗的根部和地上部中的表达
图2生育后期OsWRKY72过量表达植株的表型，其株高与野生型植株相比显著降低
图3三叶苗期OsWRKY72过量表达植株的初生根(primary root)长度
图4抽穗期OsWRKY72过量表达植株旗叶与茎秆夹角大小与野生型植株相比显著增加
具体实施方式
实施例1水稻WRKY转录因子基因OsWRKY72的分子克隆
1)总RNA提取和cDNA的合成
选用的水稻为粳稻，品种为日本晴(Nipponbare，水稻基因组测序品种)。将水稻籽粒去除颖壳后于10％H2O2中进行表面消毒30min，再用去离子水洗三次后置于底部有孔洞的塑料筐中，并将塑料筐架于桶沿上，加水至没过种子一半后于37℃黑暗条件下浸种。待种子露白(1-2天)继续用水培养，当水稻幼苗长至两叶一心时改用1/2国际水稻所营养液培养。待水稻幼苗长至四叶一心后，对水稻地上部和根部进行混合采样，加液氮后用研钵裂解组织和细胞，转入2ml离心管中用TRIzol Reagent(Invitrogen,USA)抽提总RNA。用琼脂糖凝胶电泳和NanoDrop仪器检测所提取总RNA的完整性和浓度，继而用PrimeScriptRT Reagent试剂盒(TaKaRa Biotechnology,Dalian,China)进行cDNA的合成。
2)OsWRKY72cDNA的扩增
以OsWRKY72的基因号Os11g0490900在NCBI数据库获得其cDNA序列，并根据该序列设计扩增OsWRKY72cDNA的一对引物，W72-cDNA-F:CTTCGAATTCTCAATCTCTCTC(SEQ ID NO.1)和W72-cDNA-R:AGAACCAAAATGTGCAAGATC(SEQ ID NO.2)。PCR反应程序为：94℃预变性5分钟；94℃变性30s,55℃复性30s，72℃延伸45s，30个循环后72℃7min。最终将PCR产物进行克隆、测序获得了水稻OsWRKY72的序列。测序结果与NCBI数据库中的序列完全一致，表明OsWRKY72确为一个编码WRKY家族转录因子的基因。
实施例2OsWRKY72的序列信息与特性分析
本发明OsWRKY72的cDNA全长为1174bp，其开放阅读框位于87-815bp处，编码242个氨基酸。OsWRKY72含有1个WRKY结构和1个C2H2型锌指结构(CX4C-X23-HNH)，属于典型的Group II型WRKY转录因子。
实施例3OsWRKY72的表达研究
根据实例1中获得的OsWRKY72cDNA序列，在其3’非翻译区(3’UTR)设计特异引物进行定量RT-PCR(RT-qPCR)分析，引物序列如下：W72-Q-F:AGATGAGGTGCAGTGTAAGAGAAAAC(SEQID NO.3)和W72-Q-R:TGAATCTCGATCGATCATGCAT(SEQ ID NO.4)。所使用的内参基因为水稻Actin基因OsActin1(McElroy et al.,1990)，其扩增引物为：Act-Q-F:CAACACCCCTGCTATGTACG(SEQ ID NO.5)和Act-Q-R:CATCACCAGAGTCCAACACAA(SEQ IDNO.6)。结果表明，OsWRKY72的表达丰度在抽穗期水稻植株的叶片、叶鞘和茎中较高，在根部和穗中则相对较低；在三叶期幼苗中，OsWRKY72根部的表达量与抽穗期水稻根部和穗中相当，而其地上部的表达量仅为根部的1/8到1/7(图1)。
实施例4OsWRKY72过量表达水稻植株的获得
委托生物公司合成2x35S CaMV启动子序列(SEQ ID NO.9)和35S终止子序列(SEQID NO.10)，在2x35S CaMV启动子序列上下游分别引入EcoRI和SacI酶切位点，在35S终止子序列上下游分别引入PstI和HindIII酶切位点。通过两对酶切位点将获得的启动子和终止子序列连接到表达载体pCAMBIA1305，获得最终的过量表达载体pCAMBIA1305-35ST。
根据实例1得到的OsWRKY72的cDNA全长序列，设计扩增出完整开放阅读框的引物，并在上游和下游引物上分别引入限制性内切酶位点KpnI和BamHI，上游引物为W72-ORF-F：GGTACCATGGAGAACTTCCCGATACTC(SEQ ID NO.7)，下游引物为W72-ORF-R：GGATCCCTACTGGAACATGTGGGAAGC(SEQ ID NO.8)，以实施例1中的cDNA模板进行PCR，继而通过这两个酶切位点将OsWRKY72的开放阅读框连接到pCAMBIA1305-35ST载体中，由此获得2x35S CaMV promoter::OsWRKY72::35S terminator表达盒。然后通过根癌农杆菌介导的水稻转基因方法将其转入水稻品种日本晴。待获得的转基因植株进行一系列分子鉴定后对其进行生长发育指标的评价。结果表明，OsWRKY72过量表达植株的株高与野生型植株相比显著降低，而其根长和叶片夹角角度则显著增加(图2～图4)。
上述实施例表明本发明中克隆的WRKY转录因子基因OsWRKY72在水稻中可同时改变地上部和地下部的株型。
本发明人从单子叶植物水稻(Oryza sativa)中克隆了一个cDNA，其编码Group II型WRKY转录因子OsWRKY72。RT-qPCR分析表明其在水稻根部、叶片、叶鞘、茎和穗中均有表达。转基因研究表明，将OsWRKY72基因转入水稻，转基因植株在正常条件下的长势与对照相比其株高降低、根长和叶片夹角大小则增加。该基因可作为目的基因导入植株，改变植株株型，提高植株抗倒伏能力、根系吸收水分和养分能力及光合作用能力，以进行植物品种改良。在本发明的方法中，可利用OsWRKY72基因作为目的基因构建植物表达载体，其中可用任何一种启动子例如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、Ubiquitin启动子或其它启动子，该表达载体中必要时可包括增强子，不论是转录增强子或翻译增强子。

Claims (6)

1.水稻WRKY转录因子基因OsWRKY72在调控植物根长、株高和叶片角度方面的应用，该基因的序列号为LOC_Os11g29870(Os11g0490900)。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述的植物为单子叶植物。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于所述的植物选自水稻、玉米或小麦中的任意一种。
4.权利要求1中所述的水稻WRKY转录因子基因OsWRKY72所编码的蛋白在调控植物根长、株高和叶片角度方面的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述的植物为单子叶植物。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于所述的植物选自水稻、玉米或小麦中的任意一种。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109748958A (zh) * 2017-11-06 2019-05-14 中国农业科学院棉花研究所 植物发育相关蛋白GhWRKY42及其编码基因和应用
CN110408626A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 南京农业大学 一种提高大豆疫霉菌抗性的基因GmWRKY148及其应用
CN111187789A (zh) * 2020-03-13 2020-05-22 南京农业大学 一种水稻myb转录因子及其重组表达载体的应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101875690A (zh) * 2010-08-09 2010-11-03 扬州大学 水稻OsWRKY78基因及其应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101875690A (zh) * 2010-08-09 2010-11-03 扬州大学 水稻OsWRKY78基因及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FUNRICEGENES数据库: "OsWRKY72", 《FUNRICEGENES》 *
宋钰等: "高表达水稻WRKY72 基因影响拟南芥生长素信号传导", 《云南植物研究》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109748958A (zh) * 2017-11-06 2019-05-14 中国农业科学院棉花研究所 植物发育相关蛋白GhWRKY42及其编码基因和应用
CN110408626A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 南京农业大学 一种提高大豆疫霉菌抗性的基因GmWRKY148及其应用
CN110408626B (zh) * 2018-04-28 2022-08-16 南京农业大学 一种提高大豆疫霉菌抗性的基因GmWRKY148及其应用
CN111187789A (zh) * 2020-03-13 2020-05-22 南京农业大学 一种水稻myb转录因子及其重组表达载体的应用
CN111187789B (zh) * 2020-03-13 2022-05-17 南京农业大学 一种水稻myb转录因子及其重组表达载体的应用

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