[发明专利]一种开花调控蛋白ELF3-β及其编码基因与应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域，公开了一种开花调控蛋白ELF3‑β及其编码基因与应用，本发明克隆的野生型拟南芥(Col‑0)中ELF3‑β基因如SEQ ID NO:2所示，其所编码的蛋白序列如SEQ ID NO:2所示。本发明明确了拟南芥ELF3基因新转录方式ELF3‑β的转录起始位点和基因序列，证明了ELF3‑β基因参与调控植物开花和光形态建成过程，并发挥与已知转录方式ELF3‑α相反的作用，能够促进植株提早开花和下胚轴伸长。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种新的开花调控蛋白ELF3-β及其编码基因与应用。本发明也涉及利用RACE技术获得同一基因的不同转录起始位点及对应的新转录本的方法。

背景技术

植物通过感受外界环境和内源信号的变化，促进营养生长向生殖生长转变。此过程中，准确地把握开花时间是繁殖成功的关键。研究表明光周期、环境温度、春化、赤霉素、年龄和自主途径构成了拟南芥开花时间的主要调控网络。光周期途径将各种外部光、温度等信号整合至由生物钟调控的内源计时机制中，使植物能够精确地测量周围环境的周期变化，进而启动或者抑制开花。

拟南芥ELF3基因首次被鉴定是源于一类对光周期不敏感的早花突变体elf3，过表达ELF3的植株开花显著延迟。在生物钟调控网络中，ELF3与多种蛋白结合发挥作用。ELF3与PHYB和COP1相互作用，招募不同蛋白将生物钟与光响应和光形态建成通路连接起来。ELF3与COP1-GI形成蛋白复合体，使COP1降解GI，抑制开花激活因子CO和FT的表达。抑制FT作用的SVP与ELF3相互作用，并在ELF3过表达植株中积累，这与ELF3过表达株的晚开花表型一致。ELF3与PIF4互作，阻碍其下游靶基因的转录激活，调控开花和下胚轴伸长。

近年来发现，参与光温响应调控拟南芥开花的众多基因，在转录水平、转录后、蛋白翻译及翻译后等多个方面受到影响。其中，光敏色素PHYB可诱导拟南芥全基因组范围内2000多个基因的可变启动子选择，即一个基因可能不止一个转录起始位点，单个基因可以产生多种Pre-mRNA。光敏色素通过调控可变启动子改变蛋白质的定位从而适应光环境的变化。在光周期途径中，PHYB与ELF3相互作用将光信号传递至生物钟系统。利用可变转录起始位点影响生长发育，可能是调节植物对环境因素反应的一种广泛存在的机制。为探索ELF3基因的不同转录起始位点，本专利基于拟南芥ELF3基因的结构和序列，使用RACE技术(Rapid amplification of cDNA ends，cDNA末端快速扩增)克隆获得了其内含子区域编码的新转录本ELF3-β，验证了ELF3不同转录起始位点的基因在调控开花和光形态建成中有相反的功能，为可变转录起始位点调控植物生长发育和响应环境提供了新的实验证据，对于解析植物成花转变提供了新的观点。

发明内容

本发明的目的在于鉴定拟南芥ELF3基因的不同转录起始位点，提供了一种新的拟南芥开花调控蛋白ELF3-β及其编码基因与应用，明确了其在调节植物开花和光形态建成过程中的功能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

根据TAIR数据库(https://www.arabidopsis.org)中拟南芥ELF3基因(AT2G25930)的全长基因组序列信息(序列见SEQ ID NO:4)，在其第二个内含子和第四个外显子上设计一对基于PCR的特异性引物，具体DNA序列如下所示：正向引物ELF3-F1：5′-TGATTGGCTATGTATTCTTGTTTCTT-3′，反向引物ELF3-R1：5′-GATGATTTCCTGAAGGAGGAG-3′(序列见SEQID NO:7和SEQ ID NO:8)。以野生型拟南芥(Col-0)叶片的cDNA为模板进行PCR扩增，琼脂糖凝胶电泳检测得到清晰的单个条带。在反转录cDNA过程中使用的引物是Oligo(dT)₁₈，发现拟南芥ELF3基因的第二个内含子区存在编码的mRNA且带Poly A尾。