[发明专利]一种调控植物叶片衰老的转录因子及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种调控植物叶片衰老的转录因子及其应用。

背景技术

叶片衰老是作物生长发育的一个关键环节，是一个受到严格调控的生理生化和分子生物学过程，不仅受到植株和叶片的发育进程影响，也受到外界环境因子的影响[Chandlee JM, et al, Physiologia Plantarum, 113: 1-8, 2001; Gepstein S, et al, Genome Biology, 5(3): 212, 2004; Nam HG, Trends Plant Sci, 8(6): 272-277, 2003]。叶片衰老的启动以后，光合功能迅速衰退，取而代之的是积累在叶片中的大分子营养物质被快速降解并高效地转运到新生或贮藏器官中[Nam HG, Curr Opin Biotech, 8: 200-207, 1997; Nam HG, Annu Rev Plant Biol, 58: 115-136, 2007; Smart CM, New Phytol, 126: 419-448, 1994; Yoshida S. Current Opinion in Plant Biology, 6: 79-84, 2003]。因而，叶片衰老启动的时间节点关乎到作物的光合总量和营养物质的再利用效率，即启动过早会减少光合产物（干物质）的积累，而启动过晚则减少营养物质的再动员（remobilization）。研究表明，一些情况下，适当地延缓叶片衰老不仅可以增加作物的产量潜力，而且还能够提高作物的抗逆性[Rivero RM, et al, PNAS, 104(49): 19631-19636, 2007]；另一些情况下，适当地加速叶片衰老不仅可以提高作物在逆境中的收获产量和质量，也可以提高植株水平上的抗逆（旱）性（Munne B, et al, Functional Plant Biology, 31: 203-216, 2004）。因此，发掘叶片衰老启动及其进程的关键调控因子，建立它们在遗传改良上的应用模式，在作物的遗传改良上具有重要的应用前景。

NAC是高等植物中所特有的一类转录因子，其命名来源于上世纪90年代发现的3个基因：矮牵牛NAM基因、拟南芥ATAF1/2和CUC2基因[Aida M,et al, Plant Cell,9(6): 841–857, 1997]。

NAC 转录因子最主要的结构特点是各成员的N端含有高度保守的NAC结构域，整个N端区域可划分为5个亚结构域(A、B、C、D、E),其中亚结构域A、C、D高度保守,亚结构域C、D序列中含有核定位信号(nuclear localization signals, NLS) ,可能与转录因子核定位及启动子上特定顺式元件的识别有关[Kikuchi K, et al, Mol Gen Genet,262(6): 1047-1051,2000；Ooka H, et al, DNA Res,10(6): 239-247, 2003]。E亚结构域在NAP、AtNAC3、ATAF和OsNAC3亚家族中高度保守[Ooka H, et al, DNA Res,10(6): 239-247, 2003]。C端是转录激活功能区(transcrip tional activation regions, TARs)，具有高度的多样性，该端的共同特点是一些氨基酸如丝氨酸、苏氨酸、脯氨酸、谷氨酸重复出现的频率高。2003年，Ooka 等通过全基因组分析，在拟南芥中发现105个NAC转录因子，在水稻中则发现75个NAC成员。通过比较NAC结构域的氨基酸序列，将它们分成2个大族，3个亚族（OsNAC3，ATAF，NAM）。根据近几年报道，NAC家族又被划分为为5个亚族（OsNAC3， ATAF，NAM，AtNAC3，NAP）。