[发明专利]GhNAC091基因在提高植物光合利用效率和强光耐受中的应用

说明书

本发明属于基因工程应用技术领域，具体涉及GhNAC091基因在提高植物光合利用效率和强光耐受中的应用。所述应用包括利用基因超表达或基因沉默的方法，通过调节GhNAC091基因的表达量，进而调节植物光合利用效率和植物的强光耐受能力；GhNAC091基因的序列如SEQ ID NO.1所示。本发明研究结果表明，GhNAC091基因对棉花和拟南芥的光合利用及抗强光胁迫均有显著调节作用。构建GhNAC091基因的超表达载体或病毒诱导沉默载体，利用转基因技术，农杆菌介导转化植株，可获得光合利用率或强光耐受能力有所变化的植物新品种。

技术领域

本发明属于基因工程应用技术领域，具体涉及GhNAC091基因在提高植物光合利用效率和强光耐受中的应用。

背景技术

陆地棉（Gossypium hirsutum）属于被子植物门，原始花被亚纲，锦葵目，锦葵科，木槿族，棉属，是我国农民增产增收的主要经济作物之一。陆地棉与海岛棉是世界范围内广泛种植的两类四倍体棉花，而陆地棉由于其高产和较高的纤维品质占据80%以上的种植范围。

随着人口的增长，城市化进程的加速，我国可用耕地面积正在逐渐减少。另一方面，随着人们生活水平的日益提高，对农产品的质量要求正日益提高。棉花为喜光植物，但是我国大部分地区的棉花主栽品种光能利用率普遍较低，而且在强光（HL，height light）胁迫环境下，棉花作物光合作用受到抑制，产量显著下降。

NAC类蛋白是近年来发现的一类植物特有、种类众多的转录因子家族，其成员广泛分布于陆生植物中。NAC家族成员的N端具有一个保守的约150个氨基酸组成的NAC结构域，含有A、B、C、D、E五个亚结构域，C端具有一个高度变异的转录激活区。研究表明，NAC类转录因子具有诸多方面的功能，如参与植物次生生长，在细胞分裂和植株衰老中发挥作用，参与激素调控和信号传导，参与矿质元素营养和农作物品质改良等。同时，NACs还参与生物胁迫中植物的防御反应，以及在非生物逆境中发挥作用：如拟南芥的NAC类转录因子ATAFI可受干旱和ABA处理而表达增强；在ATAFI的T-DNA插入系atafI-I和atafI-2后植株干旱相应恢复率较野生型高7倍多（Lu PL, Chen NZ, ect. Novel drought-inducible gene,ATAFI,encode a NAC family protein that negatively regulates the expression ofstress-responsive genes in Arabidopsis.Plant MolBiol, 2007,63(2):289~305）；又如Hu等在水稻中鉴定出SNAC2受干旱、盐、冷、机械损伤和ABA处理的诱导，在日本晴粳稻中花-11中，所有野生型植株在低温（4~8摄氏度下维持5天）条件下死亡，而SNAC2超表达植株存活率达到50%以上；且转基因植株在高盐下具有较高的萌发率和生长率；该研究还表明很多胁迫响应基因表达会受SNAC2基因的调控，如过氧化氢酶、鸟氨酸转移酶、重金属结合蛋白、Na/H泵、热 激蛋白、GDSL-like脂肪酶和苯丙氨酸裂解酶等（Hu H, You J, ect.Characterization of transcription factor gene SNAC2 conferring cold and salttolerance in rice. Plant Mol Biol. 2008,67(1/2):159~181）。