[发明专利]一种玉米核因子基因ZmNF-YA1在植物抗逆性改造中的应用

说明书

本发明公开了一种玉米核因子基因ZmNF‑YA1在植物抗逆性改造中的应用，是从玉米中克隆出ZmNF‑YA1基因，以正义或反义形式或RNAi结构形式将该基因重组到植物表达载体中，采用转基因技术将ZmNF‑YA1基因导入植株；通过检测转基因表达和对植株进行抗逆性测定，筛选出对逆境抗性提高或降低的转基因植株及后代，创造出在植物育种中具有应用价值的新种质。本发明利用ZmNF‑YA1基因通过基因表达调控来参与植物抗逆性调节，对于培育高产的转基因农作物具有重要意义。

技术领域

本发明属农作物的生物工程育种领域，具体说，涉及一种玉米核因子基因ZmNF-YA1在植物抗逆性改造中的应用；即通过构建转基因过表达结构和转基因途径改变玉米抗逆性的方案及用途。

背景技术

NF-Y(nuclear factor-y)是真核生物中普遍存在的一种转录因子复合物,由3个不同的亚基(NF-YA/CBF-B、NF-YB/CBF-A和NF-YC/CBF-C)组成,并通过作用于其他调控因子的启动子来调节目的基因的表达。完整的NF-Y转录复合物与靶基因启动子中的CCAAT基序结合,调控靶基因的转录。其中NF-YA是DNA序列特异性的亚基，结合到基因启动子区的核心五聚体核苷酸CCAAT基序(motif)上。NF-Y复合体能够作为一个转录激活因子或阻遏因子起作用，其与DNA的结合和转录调控活性也受到其它转录因子调节，后者通过与NF-Y亚基相互作用起作用。

在酵母和哺乳动物中，每种NF-Y亚基均由一个单基因编码，这些基因有多种剪接方式、有多种翻译后修饰。在哺乳动物中，NF-Y复合体的生理功能及其参与调节途径包括多种分子生化过程，如内质网胁迫、DNA损伤及修复、细胞周期调控等。但在植物中，每中NF-Y亚基均由一个基因家族编码，因此，NF-Y复合体具有由不同亚基组成的多样性。在拟南芥中，NF-YA亚基由10个基因编码，NF-YB亚基由13个基因编码，NF-YC亚基由13个基因编码。水稻至少有11个NF-YA基因，12个NF-YB基因，8个NF-YC基因。在玉米中，目前发现有14个NF-YA基因，18个NF-YB基因，18个NF-YC基因。对拟南芥的36个NF-Y亚基基因进行GUS表达分析，发现各亚家族成员具有复杂多样的表达模式，暗示这些家族成员组成的不同NF-Y复合体的功能的多样化，可调节多种基因的表达。

现有工作表明，NF-Y三个亚基家族成员均参与了植物生长发育的调控。在拟南芥中LEAFY COTYLEDON1诱导营养细胞发育成胚，两个NF-Y亚基基因(AtLEC1/AtNF-YB9)调节胚胎发生和种子成熟。AtNF-YB9和LEC1-LIKE(L1L/NF-YB6)通过诱导胚胎形成和细胞分化相关基因的表达来调控拟南芥胚胎发育。拟南芥中多个NF-YA亚基基因在胚中表达，如NF-YA1,YA2,A3,A4,A6,A7,A8,和A^]。过表达NF-YA1,A5,A6,或A9株系在种子萌发时对ABA超敏感，雄配子形成、胚胎形成、种子形态和萌发受到影响。这些超表达NF-Y材料可直接从营养器官形成体细胞胚。NF-YA3和-A8在球形胚到鱼雷胚时期时具有最高的表达量。nf-ya3nf-ya8双突变体胚胎致死，但nf-ya3和nf-ya8单突变体并未表现出明显表型变化，推测这两个基因在拟南芥早期胚胎形成过程中功能冗余。

除影响植物胚胎形成和种子成熟，NF-Y转录因子还调节植物的营养生长或/和生殖生长。过表达AtNF-YB2通过刺激细胞分裂和细胞伸长来促进初生根伸长。在豆类模式植物蒺藜状苜蓿中，MtHAP2-1在根瘤分生区表达，对根瘤细胞的分化起重要作用。过表达菜豆PvNF-YC1和通过RNAi干扰该基因表达的研究揭示了NF-Y在根瘤器官形成过程中起着重要作用。在青扦中，Yu等发现一个NF-YC蛋白通过与PwFKBP12相互作用调节花粉管的生长方向。