[发明专利]一个与耐旱相关的水稻WRKY基因的克隆及应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物中与胁迫相关的转录因子及其编码基因与应用，特别是涉及一个来源于水稻的与耐旱性相关的WRKY转录因子及其编码基因与其在培育提高耐旱性植物中的应用。

背景技术

植物在生长发育过程中经常遭受生物胁迫和非生物胁迫的危害，为了应对这些胁迫，植物体在长期的进化过程中进化出了一系列应对机制，以抵御各种生物和非生物胁迫环境。在众多的应对机制中，基因表达的转录调节在植物应答环境信号刺激反应过程中起着非常重要的作用。在干旱、高盐和低温等环境胁迫的逆境条件下，植物能够在分子、细胞和整体水平上做出相应的调整，以最大程度上减少环境所造成的伤害并得以生存。很多基因由于受到逆境胁迫诱导表达(Shinozaki，K.and Yamaguchi-Shinozaki，K.(1994).Molecular responses to drought and cold stress.Curr.Opin.Biotechnol 7，161-167；Thomashow，M.F.(1999).Plant cold acclimation：freezing tolerance genes and regulatory mechanisms.AnnuRev Plant Physiol Plant Mol Biol 50，571-599)，这些基因的产物不仅能够直接参与植物的胁迫应答，而且能够调节其它相关基因的表达或参与信号传导途径，从而使植物避免或减少伤害，增强对胁迫环境的抗性。在受到逆境胁迫诱导表达过程中，转录因子对基因的转录和表达起着调控作用，是植物体中一种非常重要的调节蛋白。

转录因子也称为反式作用因子，是能够与真核基因启动子区域中顺式作用元件特异结合并相互作用从而激活或抑制转录的DNA结合蛋白。从蛋白质结构分析，转录因子通常由DNA结合区、转录调控区(包括激活区或抑制区)、寡聚化位点(用于识别)和核定位信号组成(Liu L，White M J，MacRae T H.Transcription factors and their genes in higher plantsfunctional domains，evolution and regulation.Eur J Biochem，1999，262(2)，247-257)。转录因子通过这些功能区域与基因启动子中的顺式元件作用或与其它转录因子的功能区域相互作用来调控基因的转录和表达。

在植物的整个基因组中，编码转录因子的基因占了很大一部分，比如，拟南芥中编码转录因子的基因至少有1500个(Riechmann，J.L.，Heard，J.，Martin，G.，Reuber，L.，Jiang，C.-Z.，Keddie，J.，Adam，L.，Pineda，O.，Ratcliffe，O.J.，Samaha，R.R.，Creelman，R.，Pilgrim，M.，Broun，P.，Zhang，J.-Z.，Ghandehari，D.，Sherman，B.K.，and Yu，G.-L.(2000).Arabidopsistranscription factors：genome-wide comparative analysis among eukaryotes.Science 290，2110)，占整个基因组的5％以上。这些转录因子大多属于大的基因家族，有的基因家族又可包括许多亚族，而且有些转录因子家族是植物所特有的。目前已知在植物中与胁迫相关的转录因子主要有：具有AP2结构域的AP2(APETALA2)/EREBP(ethylene responsive elementbinding protein)转录因子家族、含有碱性区域和亮氨酸拉链的bZIP(basic region/leucinezipper motiftranscription factors)类转录因子、含有保守的WRKY氨基酸序列的WRKY转录因子家族、含有碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)和亮氨酸拉链的MYC家族和具有色氨酸簇(Trp cluster)的MYB家族。AP2(APETALA2)/EREBP、bZIP、MYC、MYB这四个家族均参与调节植物对干旱、高盐和低温等的逆境胁迫反应。

WRKY蛋白是只存在于植物中的一类转录因子，含有保守的60个氨基酸的WRKY结构域，因这个结构域中N端含有极为保守的氨基酸序列WRKYGQG而得名。结构域中还含有一种新的锌指模体，是一类锌指蛋白。几乎所有的WRKY蛋白对W框[(C/T)TGAC(C/T)]都具有结合特性，是DNA结合蛋白。