[发明专利]影响植物的抗热性的基因及其应用

说明书

本发明提供了一种影响植物的抗热性的基因及其应用。本发明揭示了MIR398与其反义基因NAT398相互调控，即NAT398基因通过转录后干扰抑制pri‑miR398的表达量，从而降低miR398的合成，引起miR398靶标基因的上调，而MIR398也通过转录激活作用增强相应反义基因的表达。这些发现不仅增加了高等植物基因表达调控的层次，也为改良遗传操作手段从而提高植物抗逆性提供了理论基础。

技术领域

本发明属于生物技术和植物学领域，更具体地，本发明涉及影响植物的抗热性的基因及其应用。

背景技术

在真核生物中，非编码RNA和miRNA能参与多种多样的生命过程，并且能够被广泛应用于实际。有研究表明天然反义转录本(NATs)在调节植物的基因表达中也具有关键作用。然而，目前尚不清楚天然反义转录本与miRNA之间的调控关系。

miRNA是一类约22个核苷酸长度的非编码RNA，首次在线虫中发现，后来在多种动植物体内发现了它的踪迹。它通过序列互补与相应基因配对，主要通过对靶基因进行翻译抑制或者mRNA剪切来实现对靶标基因的调控。在植物中，MIRNA基因往往位于编码基因之间，但仍有一些来自于内含子，外显子，转座子，甚至tRNA。MIRNA在RNA聚合酶II的作用下转录形成具有帽子和polyA结构的pri-miRNA，pri-miRNA具有一个发夹结构，在DICER-LIKE1(DCL1)，双链RNA结合蛋白HYPONASTIC LEAVES1(HYL1)，C2H2锌指蛋白SERRATE(SE)，细胞核CAP BINDING COMPLEX(CBC)等蛋白形成的剪切复合体的作用下，在细胞核D-bodies内被剪切形成pre-miRNA并进一步被剪切形成miRNA/miRNA*。随后在甲基转移酶HUA ENHANCER1(HEN1)的作用下对其3’端核苷酸进行甲基化，从而阻碍它们的尿苷化和随后的降解，甲基化的miRNA/miRNA*随后在HASTY(HST)和其他未知因子的作用下从细胞核运输到细胞质中。多数成熟的miRNA会进入ARGONAUTE(AGO)复合体并通过碱基互补配对与它的靶标基因结合，从而通过剪切和翻译抑制等作用调控靶标基因的表达。

拟南芥编码四个DCL蛋白，分别是DCL1，DCL2，DCL3和DCL4。其中植物miRNA前体的剪切主要是由DCL1蛋白完成的；DCL2参与形成天然反义sRNAs的形成，如在盐胁迫下参与形成来自于正义反义转录本互补配对区的24-nt siRNAs；DCL3形成介导异染色质形成的24-nt异染色质siRNAs；DCL4形成21-nt trans-acting siRNAs。除此之外，DCL2，DCL3和DCL4还形成病毒诱导的sRNAs，从而参与植物抗病毒过程。

DCL1与动物中DICER蛋白互为同源蛋白，蛋白分子量约为220kDa，包括一个RNA螺旋结构域，一个PAZ结构域，两个RNase III结构域和两个dsRNA结合结构域。有研究表明，在弱的dcl1-9插入突变体中，pri-miRNA增加而pre-miRNA降低，表明DCL1在pri-miRNA剪切形成pre-miRNA过程中的重要性。除了DCL1，HYL1和SE也在miRNA的形成过程中扮演着十分重要的作用。HYL1是一个双链RNA结合蛋白，包括两个双链RNA结合结构域，一个核定位信号和一个蛋白质—蛋白质相互作用结构域，SE是一个C2H2锌指蛋白，它们均是DCL1的分子伴侣蛋白，在形成miRNA的过程中具有重要作用。在hyl1和se突变体中，成熟的miRNA的量降低，pri-miRNA积累。实验表明，SE和HYL1与DCL1共定位在D-bodies中，且DCL1与HYL1相互作用，HYL1和SE之间也具有相互作用。HYL1和SE增加DCL1对pri-miRNA剪切的有效性和精确度。

发明内容

本发明的目的在于提供影响植物的抗热性的基因及其应用。

在本发明的第一方面，提供一种调控植物抗热性(耐热性)的方法，包括：调节(以人工方式调节)MIR398或其反义基因，或调节MIR398与其反义基因的相互(调控)作用，调节miR398的水平，从而调节植物抗热性。