[发明专利]百脉根ERF类转录因子、其编码基因及表达载体和应用

说明书

本发明公开了百脉根ERF类转录因子、其编码基因及表达载体和应用。本发明从百脉根中分离得到ERF类转录因子cDNA，其核苷酸序列为SEQ ID No.1所示，所编码蛋白的氨基酸序列为SEQ ID No.2所示。本发明还提供了含有该转录因子cDNA的表达载体及宿主细胞。功能分析实验证明，在植物中过表达ERF类转录因子cDNA能够有效提高或改善植物对包括高盐、干旱、低温等逆境胁迫的抗性。本发明进一步提供了它们在提高植物对逆境胁迫抗性或培育耐逆境胁迫转基因植物新品种中的应用，包括：构建含有所述ERF类转录因子cDNA的重组植物表达载体；将其转化到植物细胞中，培育筛选得到对逆境胁迫抗性提高的转基因植物。

技术领域

本发明涉及转录因子，尤其涉及从百脉根(Lotus corniculatus L.)中分离的与抗逆相关的ERF类转录因子及其编码基因，本发明进一步涉及它们在提高植物抗逆境胁迫能力中的应用，属于ERF类转录因子及其应用领域。

背景技术

土壤干旱、盐碱化严重阻碍了农作物的生长，降低了农作物的产量，已经成为制约世界灌溉农业可持续发展和影响生态环境的重要因素。随着人口增加、耕地减少以及水资源的匮乏，提高水资源利用效率、充分开发和利用盐碱地有着极其重要的现实意义。盐碱地改良是世界性难题，传统措施投资大、效益低，经过数十年实践，利用基因工程技术提高植物抗旱、耐盐碱的能力，是开发利用干旱、盐碱地资源最根本、最经济、最有效的途径之一。

植物抗逆性是受多基因控制的复杂数量性状，单个基因表达的增强并不能从根本上改良植物对多种不良环境的抵抗能力，而转录因子(Transcriptional Factors,TFs)是能够与真核生物基因启动子区域中顺式作用元件特异性结合，从而激活或抑制下游基因在特定时间和空间转录与表达的一类DNA结合蛋白，是目前抗逆研究最多、应用最广的一类基因。

植物逆境抗性相关转录因子可以分：AP2/ERF、bZIP、WRKY、MYB、NAC五大类。其中AP2/ERF转录因子是植物特有的一大类超基因家族，具有非常保守的DNA结合域，特异性的与ERE、GCC-box等顺式元件结合，调控胁迫应答基因表达，是参与植物生长发育、生物/非生物胁迫应答基因表达及信号转导的重要转录调控因子。其中DREB和ERF是首要的两大类亚家族，在生物/非生物胁迫应答中发挥至关重要的作用，是提高植物抗逆性能的理想候选基因。

目前已从不同物种中分离克隆了上千个DREB/ERF基因，对近200个基因进行了功能验证，转基因拟南芥、烟草等模式植物、水稻、玉米、大麦、小麦、大豆等粮食作物、番茄、马铃薯、辣椒、花生、棉花等经济作物、苜蓿、三叶草、高羊茅、百脉根等牧草中过表达在不同程度上提高了抗旱、耐盐、高温、冷冻、抗病虫等抗逆性能。尽管植物抗逆基因工程的研究取得了一些进展，但是其重点均在导入个别功能基因来提高某种抗性，从而达不到使植物的抗逆性得到综合、根本性的改良。

百脉根(Lotus corniculatus L.)是世界范围内广泛种植的多年生优良豆科牧草，具有营养丰富、耐贫瘠、耐酸碱、耐牧和饲用安全、适口性好等优点。百脉根不仅是建设生态农业的优质草种，还是用于土壤改良的重要作物，在用作地被植物、保持水土、改良人工草场、防止土壤荒漠化等方面具有独特作用。另外，百脉根在西方国家也常被作为路旁和庭院观赏植物而栽培。植物抗逆相关的ERF转录因子基因的分离、鉴定及其功能分析，对阐明抗逆分子机制、有效地进行分子育种研究十分必要。选择优质牧草百脉根为材料分离、鉴定AP2/ERF转录因子并分析其抗逆功能，对于农牧业生产、生态环境建设以及土壤改良等具有重要意义。

发明内容

本发明目的之一是提供从百脉根(Lotus corniculatus L.)中分离的ERF类转录因子及其编码基因。

本发明目的之二是提供含有上述编码基因的重组植物表达载体以及含有该表达载体的宿主细胞。

本发明目的之三是将所述的转录因子及其编码基因应用于提高或改善植物对于逆境胁迫的抗性。