本發(fā)明涉及植物基因工程,尤其涉及一個(gè)百合myb家族成員lrmyb2基因及其應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、在優(yōu)勝劣汰、物競(jìng)天擇的自然演化過(guò)程中,植物會(huì)進(jìn)化出各種特性。其中,植物中的myb轉(zhuǎn)錄因子家族是植物中最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一,其在調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育、植物次生代謝(包括花青素和木質(zhì)素合成)、介導(dǎo)病原抗性和應(yīng)答激素信號(hào)等方面有十分重要的作用。myb轉(zhuǎn)錄因子因含有特殊的結(jié)構(gòu)域(1-4個(gè)不等myb重復(fù)元件)而得名,在植物中大部分myb因子包含r2r3-myb結(jié)構(gòu)域,屬于r2r3-myb家族(黃倩茹,劉曉慧,張愛(ài)冬,等.?myb?基因家族研究進(jìn)展,江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2022,34(02):146~153.)。目前r2r3-myb轉(zhuǎn)錄因子家族已經(jīng)在擬南芥、水稻、小麥、玉米和楊樹(shù)等多個(gè)植物中被鑒定,比如,擬南芥中已發(fā)現(xiàn)有126個(gè)成員(stracke?r,werber?m,?weisshaar?b?(2001)?the?r2r3-myb?gene?family?in?arabidopsis?thaliana.?curropin?plant?biol,?4:?447-456),而楊樹(shù)中多達(dá)192個(gè)成員(wilkins?o,?nahal?h,?foong?j,et?al.?(2009)?expansion?and?diversification?of?the?populus?r2r3-myb?family?oftranscription?factors.?plant?physiol,?149:?981-993.)。myb影響了植物的抗病免疫反應(yīng)。在擬南芥中,van等(2008)利用基因敲除技術(shù)構(gòu)建 myb72缺陷型突變體,?發(fā)現(xiàn)突變體植株對(duì)鏈格孢菌和灰霉菌等真菌的抵抗能力顯著降低(van?s,?verhagen?b,?van?r,?etal.?(2008)?myb72?is?required?in?early?signaling?steps?of?rhizobacteria-induced?systemic?resistance?in?arabidopsis.?plant?physiol,?146:1293-1304.)。
2、百合是國(guó)內(nèi)外著名的花卉之一,也是重要的蔬菜,在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上均占有重要的份額。百合植株的生長(zhǎng)發(fā)育受到多種因素的調(diào)控,如環(huán)境因素和遺傳因素等。目前有關(guān)百合屬植物發(fā)育調(diào)控研究的報(bào)道比較少見(jiàn)。如王雪倩等,提出的亞洲百合myb轉(zhuǎn)錄因子家族的鑒定及調(diào)控花粉敗育myb基因的篩選,其研究結(jié)果表明lamyb基因在花粉敗育過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用(王雪倩,袁國(guó)振,吳澤,李茜,滕年軍,亞洲百合myb轉(zhuǎn)錄因子家族的鑒定及調(diào)控花粉敗育myb基因的篩選,農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2019,?27(11):?1951~1961),王瑞等以東方百合為材料,研究百合?ttg1?基因主要在花瓣中表達(dá),在著色時(shí)期花蕾的表達(dá)最高,百合ttg1?基因可作用于花青素表達(dá)(王瑞,劉思泱,何祥鳳,趙祥云,王文和,百合?ttg1?基因的克隆、表達(dá)及其與?myb?和?bhlh?的互作分析,分子植物育種,2022?年,第?20?卷,第?16期,第?5258-?5266?頁(yè))。范文廣等篩選出?3?個(gè)?myb?基因和?1?個(gè)?bhlh?基因可促進(jìn)蘭州百合鱗莖花青素合成,為進(jìn)一步深入研究蘭州百合鱗莖花青素調(diào)控基因提供了理論支持(范文廣,李保豫,田輝等等,蘭州百合鱗莖花青素合成相關(guān)?myb?與?bhlh?轉(zhuǎn)錄因子的篩選分析,食品與發(fā)酵工業(yè),https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.033270)。
3、灰霉病是危害百合田間生產(chǎn)和采用保存過(guò)程中最為常見(jiàn)的病害之一。研究表明,百合植株在被灰霉菌感染后,通常表現(xiàn)為葉部枯死,花器褐腐,進(jìn)而引起莖稈發(fā)黑,地下鱗莖減產(chǎn),品質(zhì)變劣(cao?x,?shi?s,?zhang?z.?(2018)?first?report?of?botrytis?leafblight?on?lily?(lilium?longiflorum)?caused?by?botrytis?cinerea?in?beijing,china.?plant?dis,?102:?1033)?;颐共∽钊菀自诔睗裉鞖獍l(fā)生,一旦爆發(fā),通常傳播速度較快,根治困難。一般灰霉病發(fā)生時(shí)會(huì)造成20?–?40?%?的產(chǎn)量損失,在受感染嚴(yán)重區(qū)域引起完全失收。培育和應(yīng)用百合抗病新品種是解決百合灰霉病害最有效、最經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的措施。因此,關(guān)于百合響應(yīng)灰霉病抗性或易感基因的挖掘、解析其重要的生理功能,對(duì)于培育百合抗病品種具有著重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。
4、岷江百合( lilium?regale?wilson)是百合科百合屬一種天然野生種質(zhì),廣泛分布于我國(guó)四川岷江流域。研究表明,岷江百合對(duì)真菌和病毒具有高抗性,它被用于百合抗病育種。顯然,myb家族在植物的發(fā)育形態(tài)建成和逆境脅迫具有重要的調(diào)節(jié)角色,但是目前有關(guān)百合myb家族基因的功能的研究鮮有報(bào)道。關(guān)于myb家族在于百合調(diào)控百合屬植物的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控及灰霉病抗性改良方向上的機(jī)制還未闡明。本發(fā)明從岷江百合中克隆了一個(gè)灰霉菌響應(yīng)的myb基因成員,通過(guò)反向遺傳學(xué)方法闡明其生物學(xué)功能,為解析其作用機(jī)制及后期百合遺傳育種改良提供了一個(gè)新靶標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供lrmyb2基因的應(yīng)用,用于提供一個(gè)百合myb基因新成員lrmyb2及其應(yīng)用,為百合屬植物的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控及灰霉病抗性改良提供一個(gè)新靶標(biāo)。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
3、本發(fā)明還提供lrmyb2基因在植物的生長(zhǎng)發(fā)育以及花期的調(diào)控上的的應(yīng)用,所述lrmyb2基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示或者具有如seq?id?no?.1所示的核苷酸序列經(jīng)一個(gè)或多個(gè)核苷酸的替換、缺失或插入得到的具有相同功能的核苷酸序列。
4、進(jìn)一步地,表達(dá)所述lrmyb2基因的氨基酸序列如seq?id?no.2所示或具有如seqid?no?.2所示的氨基酸序列經(jīng)一個(gè)或多個(gè)氨基酸的替換、缺失或插入得到的具有相同功能的氨基酸序列。
5、進(jìn)一步地,所述植物為百合或擬南芥。
6、進(jìn)一步地,所述lrmyb2基因在植物的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控為參與植物的莖組織的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控。
7、進(jìn)一步地,所述lrmyb2基因在植物的花期的調(diào)控為延遲植物花期。
8、本發(fā)明還提供lrmyb2基因在植物對(duì)灰霉菌敏感性調(diào)控的應(yīng)用,所述lrmyb2基因的核苷酸序列如seq?id?no.1所示或者具有如seq?id?no?.1所示的核苷酸序列經(jīng)一個(gè)或多個(gè)核苷酸的替換、缺失或插入得到的具有相同功能的核苷酸序列;
9、表達(dá)所述lrmyb2基因的氨基酸序列如seq?id?no.2所示或具有如seq?id?no?.2所示的氨基酸序列經(jīng)一個(gè)或多個(gè)氨基酸的替換、缺失或插入得到的具有相同功能的氨基酸序列。
10、進(jìn)一步地,所述lrmyb2基因在植物對(duì)灰霉菌敏感性調(diào)控為增強(qiáng)植物對(duì)灰霉菌的敏感性。
11、進(jìn)一步地,所述lrmyb2基因通過(guò)影響抗氧化物酶活性,影響植物對(duì)灰霉菌的敏感性。
12、本發(fā)明還提供一種調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育以及花期的方法,通過(guò)向植物細(xì)胞中導(dǎo)入含有l(wèi)rwrky-r2基因的重組載體、表達(dá)盒、細(xì)胞或者重組菌來(lái)在植物中提高lrmyb2基因的表達(dá)量。
13、本發(fā)明還提供一種調(diào)控植物對(duì)灰霉菌敏感性的方法,通過(guò)向植物細(xì)胞中導(dǎo)入含有l(wèi)rwrky-r2基因的重組載體、表達(dá)盒、細(xì)胞或者重組菌來(lái)在植物中提高lrmyb2基因的表達(dá)量。
14、本發(fā)明至少具備以下有益效果:
15、1、本發(fā)明從岷江百合中克隆了myb家族成員lrmyb2基因的全長(zhǎng)序列,獲得其編碼的蛋白序列。將該基因在擬南芥中過(guò)表達(dá)發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因植株的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程受到明顯抑制,葉片生長(zhǎng)發(fā)育、抽薹期和開(kāi)花期均比野生型對(duì)照延遲。為今后百合屬植物的生長(zhǎng)發(fā)育以及花期調(diào)控提供了一個(gè)關(guān)鍵的負(fù)調(diào)節(jié)因子。
16、2、本發(fā)明通過(guò)分子遺傳學(xué)和生物化學(xué)分析表明,lrmyb2基因不僅影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育,而且該基因在擬南芥、百合中過(guò)表達(dá)增強(qiáng)植物對(duì)灰霉菌(botrytis?cinerea)敏感性。該研究不僅豐富植物感病基因庫(kù),為今后通過(guò)基因敲除或抑制表達(dá)技術(shù)培育百合抗病品種提供新的選擇。同時(shí)為解析百合對(duì)灰霉病抗性的分子調(diào)控機(jī)制奠定重要理論基礎(chǔ)。
17、3、本發(fā)明通過(guò)lrmyb2過(guò)表達(dá)對(duì)抗氧化物酶的活性分析,發(fā)現(xiàn)lrmyb2可能通過(guò)影響抗氧化物酶活性進(jìn)而調(diào)控植株的生長(zhǎng)發(fā)育和對(duì)灰霉菌敏感性。因此,為植物中抗氧化物酶活性的調(diào)控研究提供理論基礎(chǔ)。