[发明专利]一种芒草WRKY转录因子在提高植物纤维生物量中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及芒草WRKY类转录因子MlWRKY12及其编码基因与应用，属于植物基因工程技术领域。 

背景技术

芒草（Miscanthus）是一类具有根状茎的多年生C4植物，多分布于热带至亚洲的东南部，是一种开发潜力巨大的纤维类能源植物，南荻(M.lutarioriparia)是我国特有的、在长江流域广泛分布的高生物产量纤维型多年生能源植物，具有重要的用途，其基因组序列与甜高粱具有较高的序列相似性。

植物的次生细胞壁是木质纤维素生物质的重要来源，它们也为人类生存提供织物、木材和潜在的第二代生物能源。参与细胞壁（即纤维素、半纤维素和木质素）合成的NAC和MYB转录因子在不同物种中都有深入研究，近来发现的拟南芥WRKY转录因子AtWRKY12，被证明参与髓薄壁细胞的次生细胞壁形成相关，可显著提高植物生物量。WRKY类蛋白共同特点是至少含有一个高度保守的WRKY结构域（WRKYGQK）和C2H2或C2HC的锌指结构。这类蛋白的WRKY结构域通过结合靶基因启动子区域的W盒(T)TGACC(A/T)核苷酸序列而调控相应基因的表达，发挥其重要的生物学功能。研究表明，WRKY蛋白参与植物病菌信号转导、植物衰老、生长发育和非生物逆境等众多生理过程。

植物开花是高等植物由营养生长向生殖生长的转变过程，是个体发育和后代繁衍的中心环节。这一发育的转变是植物体自身的发育条件和外部环境因素共同决定的。此外，开花时间是在提高生物能源作物的一个重要特征，因为延迟开花可以增加营养生长时间，从而达到提高纤维生物质产量的潜力。

目前对芒草WRKY转录因子的研究尚处于空白，特别是对其调控的遗传和分子机制还几乎一无所知。借助拟南芥模式体系，挖掘芒草WRKY家族中调节植物细胞壁增厚及调控植物花期的重要基因资源，对于植物的遗传改良上具有重要的意义。  

发明内容

本发明的目的是提供芒草转录因子MlWRKY12基因的序列及功能，并进一步公开了该基因的应用。

本发明所提供的芒草WRKY类转录因子，命名为MlWRKY12，来源于芒属植物南荻（Miscanthus lutarioriparius），是具有下述（1）至（3）中任一项所述的核苷酸序列：

（1）具有序列表中SEQ ID N0.1的核苷酸序列；

（2）具有编码序列表中SEQ ID N0.2的蛋白质序列的多核苷酸；

（3）具有与序列表中SEQ ID N0.1的DNA序列较高同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列；

（4）其中，序列表中的SEQ ID N0.1由702个碱基组成，编码一个完整的开放阅读框，编码具有序列表SEQ ID N0.2的氨基酸残基序列的蛋白质。上述编码基因均具有序列表中SEQ ID N0.1的核苷酸序列。

上述芒草WRKY转录因子的编码基因MlWRKY12为如下（1）至（3）是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质：

（1）由序列表中的SEQ ID N0.2氨基酸残基序列组成的蛋白质；

（2）将序列表中的SEQ ID N0.1氨基酸残基序列经过一至多个氨基酸残基经取代、缺失或添加一个或多个氨基酸而形成的具有同等功能的衍生蛋白质；

（3）其中，序列表中的SEQ ID N0.2由233个氨基酸残基组成。

同时，本发明还包含上述芒草WRKY转录因子在改变植物生物量、调控植物开花中的应用，及含有本发明基因的表达载体，转基因植株、重组菌及宿主菌均属于本发明的保护范围。

扩增MlWRKY12中任一片段的引物也在本发明的保护范围之内。

本发明还包括所述植物转录因子WRKY12蛋白的亚细胞定位分析。

本发明还包括所述植物转录因子WRKY12蛋白的应用，包括将含有所述的WRKY蛋白的编码基因的表达载体转入拟南芥等其他植物，增强或抑制WRKY蛋白的表达从而调节植物细胞壁的组成，提高或降低生物量，调控开花时间等。 

附图说明

图1 MlWRKY12与其他物种WRKY家族转录因子保守区的氨基酸序列同源性比对。

图2 WRKY转录因子氨基酸序列比对后的进化树。

图3 MlWRKY12蛋白亚细胞定位图。

图4 MlWRKY12的表达模式分析。