[发明专利]拟南芥转录因子基因PIF3在植物抗虫胁迫中的应用

说明书

本发明公开了拟南芥转录因子基因PIF3在植物抗虫胁迫中的应用。本发明提供了如下1)‑3)中任一种物质在调控植物抗虫性中的应用：1)蛋白PIF3；2)编码蛋白PIF3的DNA分子；3)含有编码蛋白PIF3的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；本发明的实验证明了将本发明的PIF3基因过表达后，拟南芥表现为抗烟粉虱的表型。为了便于对转基因拟南芥植株进行鉴定及筛选，可对所使用的载体进行加工，如加入植物可选择性标记或具有抗性的抗生素标记物等。本发明提供的PIF3基因为培育抗虫植物新品种提供了基因资源，具有较好的潜在应用价值。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及拟南芥转录因子基因PIF3在植物抗虫胁迫中的应用。

背景技术

农业虫害是我国的主要农业灾害之一，它具有种类多、影响大、时常暴发成灾的特点，其发生范围和严重程度对我国国民经济、特别是农业生产常造成重大损失，除了直接危害农作物，还通过携带病原或者寄生虫等，造成病害流行爆发，病虫的双重危害，严重地影响了国计民生。我国常见的农业害虫有粉虱、稻飞虱、玉米螟、棉铃虫、棉蚜、麦蚜、麦红蜘蛛、蝗虫等。近年来各种农作物病虫害的频繁爆发，以及化肥、农药滥用和不合理利用带来的系列农业问题的加剧，迫切需要更加环保可持续的方法实现绿色植物保护的办法。提高植物自身的抗虫性是最根本有效的方法。目前这些方法包括以下几种：采用生物技术培育抗性品种，如稳定表达苏云金芽孢杆菌的毒素蛋白Bt、各种植物的凝集素等用于抗咀嚼式昆虫；稳定表达与昆虫关键发育、生理、代谢相关基因的dsRNA；提高农艺手段，控制栽培密度，控制氮肥使用，保证田间作物健壮成长；根据某些害虫的危害物候期，适当早播或迟播来提高植物的生态抗虫性；利用天敌控制害虫的种群密度等等。在农业害虫中，刺吸式口器害虫如粉虱、蚜虫、蚧虫、叶螨、蓟马等易借助各种媒介传播扩散蔓延，且多数是病原微生物的携带者和中间传媒，但目前尚未发现有效的抗刺吸式昆虫的方法。

烟粉虱(Bemisiatabaci)是传播植物病毒的媒介昆虫，是全球许多作物的重要害虫，由烟粉虱传播的病毒高达200多种，在粮食及经济作物例如小麦、烟草、番茄、棉花、大豆上引起重大经济损失。烟粉虱不仅能够传播植物病毒对寄主植物造成病害，其自身也会对寄主植物造成很大的威胁。烟粉虱直接刺吸植物汁液，导致植株衰弱，若虫和成虫还可以分泌蜜露，诱发煤污病的产生，严重影响光合作用。目前生产上仍严重依赖高毒低选择性的化学杀虫药剂来实现对烟粉虱的预防与控制，导致害虫抗药性、污染与残留等问题，严重影响了老百姓“舌尖上的安全”。植物和介体昆虫双重危害导致生产上的有效防控十分艰难，因此提高植物的抗性水平对有效控制烟粉虱和植物病毒病害具有重要的意义。

PIFs(phytochrome interacting factors)，即光敏色素互作因子，是一种可以与光受体光敏色素蛋白相互作用的bHLH家族转录因子。PIF3作为一种转录因子可以与光受体phyA和phyB作用，黑暗下成长的幼苗经照射后，体内的PIF3会在光敏色素的调控下迅速降解，负调控phyB信号途径。PIF3的同源基因PIF1、PIF4、PIF5也发挥着重要作用。PIF1编码一个可被光诱导的核bHLH蛋白，这一蛋白可以参与光敏色素信号途径；PIF4编码一种核定位bHLH蛋白，这种蛋白可以与phyB蛋白互作，负调控phyB介导的红光响应途径，参与SAS过程；PIF5作为phyB负调控因子起作用，其蛋白水平受phyB调控。此外，PIF6与PIL1基因也都是PIF3转录因子基因家族中的一员。PIF7负调控phyB介导的幼苗去黄化过程。目前有关PIFs的研究集中在对植物光信号通路的调控，尚未有影响植物抗生物胁迫的报道。

目前植物分子生物学研究多以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为模式植物进行研究，拟南芥属于十字花科植物，具有基因组小，生长较快等优势，被广泛用于植物遗传学、细胞生物学、分子生物学等研究中。一般通过农杆菌侵染或者其他转基因方法的方法，可以将相关基因克隆载体转到野生型拟南芥中，获得该基因的过表达或基因敲除株系，然后再进行昆虫生测实验检测，研究该基因在抗虫性中的功能，从而发掘抗虫基因资源。目前，己发现了一些能显著提高植物抗虫性的基因，例如蛋白酶抑制剂基因(PI基因)、淀粉酶抑制剂基因、其他植物凝集素基因等。