[发明专利]OsMYB91转录因子基因在水稻发育和抗逆中的应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及一个水稻MYB家族转录因子基因OsMYB91的功能验证及其在水稻发育和抗逆中的应用。

背景技术

转录因子，也称反式作用因子，是能够与基因启动子区域中的顺式作用元件发生特异性相互作用的DNA结合蛋白。植物中许多诱导型基因能定时、定量并在特定位置表达，都与特定的转录因子与相关基因中特定的顺式作用元件相互调控有关。

MYB类家族转录因子是指含有MYB结构域的一类转录因子。MYB结构域是一段约51～52个氨基酸的肽段，其中含有3个色氨酸残基，这3个残基被18～19个氨基酸残基隔开，组成一个疏水核，包含一系列保守的氨基酸残基和间隔序列，使MYB结构域折叠成螺旋-转角-螺旋结构。依据其保守域色氨酸重复的个数，可以将MYB蛋白分为四型：R2R3-MYB，1R-MYB，3R-MYB和4R-MYB(Dubos，et al.2010.MYB transcription factors in Arabidopsis.Trends Plant Sci10：573-581)，MYB转录因子家族广泛存在于动植物及真菌中(Lippold et al.，2009.AtMyb41 regulates transcriptional and metabolic responses to osmotic stress in Arabidopsis.Plant Physiology149：1761-1772)。而在植物中，R2R3类MYB蛋白占据大多数，目前所知的拟南芥的198个MYB家族成员中，有126个为R2R3类MYB蛋白；而水稻基因组中已鉴定的183个MYB编码基因中，R2R3类成员则有109个(Chen et al.，2006.The MYB transcription factor super family of Arabidopsis：expression analysis and phylogenetic comparison with the rice MYB family.Plant Molecular Biology60：107-124)。通过对拟南芥干旱、高盐和ABA诱导MYB类基因的启动子区域进行分析，鉴定出了MYB结合位点的核心序列为PyAACTG(Zhang et al.，2010.Carbon starved anther encodes a MYB domain protein that regulates sugar partitioning required for rice pollen development.Plant Cell，22：672-689)；这些转录因子存在于高盐、低温和干旱应答的ABA依赖途径中，当其和下游靶基因启动子的PyAACTG核心序列结合后，能够诱导抗胁迫基因的表达(Abe et al.，1997.Role of Arabidopsis MYC and MYB homologs in drought and abscisic acid-regulated gene expression.Plant Cell 9：1859～1868；Lescot et al.，2002.Plant CARE，a data base of plant cis-acting regulatory elements and a portal to tools for in silico analysis of promoter sequences.Nucleic Acids Res.30：325-327；Zhang et al.，2010.Carbon Starved Anther Encodes a MYB Domain Protein That Regulates Sugar Partitioning Required for Rice Pollen Development.Plant Cell，22：672-689)。目前，关于植物的MYB基因在拟南芥中功能的研究普遍认为它们参与生长发育、激素信号传导、次生代谢、生物和非生物胁迫应答以及ABA的敏感性等(刘蕾等，2008.MYB转录因子在植物抗逆胁迫中的作用及其分子机理.HEREDITAS30(10)：1265-1271.；Harald et al.1998.Towards functional characterisation of the members of the R2R3-MYB gene family from Arabidopsis thaliana.The Plant Journa.16(2)，263-276；Ralf et al.2001.Current Opinion in Plant Biology 4：447-456 The R2R3-MYB gene family in Arabidopsis thaliana；Chen et al.，2006.The MYB transcription factor super family of Arabidopsis：expression analysis and phylogenetic comparison with the rice MYB family.Plant Molecular Biology60：107-124；)。最近几年也发现了一些R2R3类型的MYB基因在水稻中也参与生长发育如根结构的建成、花粉的发育以及对非生物胁迫的抗性、氮磷高效利用等，但是和拟南芥中的研究相比较而言，还是相对较少(Zhang et al.，2010.Plant Biologists Carbon Starved Anther Encodes a MYB Domain Protein That Regulates Sugar Partitioning Required for Rice Pollen Development.The Plant Cell，Vol.22：672-689；Dai et al.，2013.OsMYB2P-1，an R2R3 MYB Transcription Factor，Is Involved in the Regulation of Phosphate-Starvation Responses and Root Architecture in Rice.Plant Physiology 159：169-183；Yang et al，2012.A R2R3-type MYB gene，OsMYB2，is involved in salt，cold，and dehydration tolerance in rice.J Exp Bot63：2541-2556；Ashraf et al.，The Rice R2R3-MYB Transcription Factor OsMYB55 Is Involved in the Tolerance to High Temperature and Modulates Amino Acid Metabolism)。