[发明专利]miR159在改变植物根系形态中的应用

说明书

本发明公开了miR159在改变植物根系形态中的应用，并公开了基于miR159的改变植物根系形态的方法。本发明利用大豆转基因技术过量表达miR159基因家族的miR159e，研究发现miR159e能够改变大豆根系形态，与野生型大豆相比，过表达miR159e的转基因大豆植株，主根长都有明显下降，根鲜重都有明显上升，高磷条件下作用更加明显，即过表达miR159e的转基因大豆植株的根系更加发达，具有更强的吸收养分能力和抵御干旱的能力，尤其是高磷条件下更加明显，在培育具有更强的吸收养分能力和抵御干旱能力的转基因大豆方面，具有更广泛的潜在应用前景。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，更具体地，涉及miR159在改变植物根系形态中的应用。

背景技术

MicroRNA(miRNA)是一类长度为20-24个核苷酸的非编码小分子RNA，在植物体内大量存在，能在转录后水平抑制基因的表达(Jones-Rhoades et al.,2006；Rogers etal.,2013)。已有研究表明：miRNA在植物生长发育及非生物胁迫应答上，具有非常重要的作用。

miR159在植物生长发育方面，起着至关重要的作用。有研究表明，miR159在不同植物种子萌发时被检测到，说明在不同物种间具有高度保守性(Axtell et al.,2005)；在拟南芥中，miR159家族中有三个成员miR159A、miR159B、miR159C(Chen et al.,2002)，其中miR159ab双突变会造成多效形态学缺陷，包括生长习性的改变，叶片的卷曲，变小的荚果和变小的种子，说明了miR159在植物生长发育中起到重要的作用，但是miR159a或者miR159b单独突变，不会出现miR159ab突变的缺陷，说明miR159家族成员之间存在冗余(Allen etal.,2007)，这种功能能够使植物更好应对外界多变的环境。

目前研究显示，miR159对植物应对非生物胁迫具有十分重要的意义，如干旱胁迫、营养胁迫等。在干旱胁迫下，植物为适应环境会增加脱落酸(ABA)的表达(Bano et al.,1994；Figueiredo et al.,2008)。在miRNA生物合成中，关键基因hyl1-1突变，会对生长素、ABA、细胞分裂素应答减弱(Lu et al.,2000)，说明miRNA参与其信号应答。在拟南芥种子萌发早期，miR159在ABA和干旱处理下被诱导表达。ABI3(abscisic acid-insensitive)和ABI5转录因子，在种子萌发ABA应答上，是一个非常重要的调控因子(Lopez-Molina etal.,2002；Zhang et al.,2005)，在abi3和abi5突变体材料中，发现ABA诱导miR159的积累需要ABI3这个转录因子，但只是部分依赖ABI5；同时发现miR159的靶基因MYB33和MYB101，对种子萌发时ABA应答上，起一个正调控作用(Reyes et al.,2007)。磷作为植物不可缺少的矿质养分，不仅是构成核酸、磷脂、ATP等的组成成分，而且参与了光合作用、呼吸作用、能量传递及酶活性调节等生理生化过程；同时也是维持现代农业所必需的肥料主要成分之一(López-Arredondo et al.,2014)。大豆(Glycine max)是世界上重要的粮油作物，miRNA在植物生长发育上，具有如此重要作用，对大豆生长发育也不例外，但是目前对大豆高低磷响应miRNA如何调控磷养分平衡尚不清楚。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供大豆miR159调解大豆根的形态的应用。

本发明的第一个目的是提供miR159在改变植物根系形态中的应用。

本发明的第二个目的是提供miR159前体全长序列在改变植物根系形态中的应用。

本发明的第三个目的是提供一种重组载体在改变植物根系形态中的应用。

本发明的第四个目的是提供一种工程菌在改变植物根系形态中的应用。