[发明专利]一种棉花WRKY类转录因子及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种棉花新的WRKY类转录因子(GbWRKY1)及其编码基因与应用。其编码基因的cDNA序列如SEQ ID NO：1所示；其编码基因的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。功能验证表明该基因能促进磷转运类蛋白的表达与功能，能够使拟南芥提高对低磷营养缺乏的耐性。利用本发明克隆的基因GbWRKY1，通过遗传转化可应用于磷高效利用植物的培育。

背景技术

磷是植物生长发育必需的大量元素之一，在植物的生长发育和新陈代谢过程中发挥着非常重要的作用。磷是核酸和磷脂的结构成分，光合磷酸化和ATP合成的底物，而且也是光合作用产物的关键成分。但是由于磷在土壤中的含量较低，同时磷素(PO₄^3-，HPO₄^2-，H₂PO₄^-)在酸性与碱性土壤中的能被强烈固定，使得土壤中可以被植物吸收利用的有效磷浓度极低(RaghothamaKG，Phosphate acquisition，Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.1999.50：665一693)。土壤极低的有效磷严重束缚了农作物的产量，成为很多地区制约农作物生产的重要因素。

植物磷信号响应的信号传导机制的研究进展表明在植物体内磷信号调控的方式也是非常复杂的。近年来植物基因芯片的运用，加速了研究者对这个信号路径的认识。研究发现在磷饥饿的早期阶段，好几类家族的转录因子可能参与了对磷饥饿反应的调控，目前已有两个在低磷胁迫反应中有调控功能的WRKY类转录因子在拟南芥中被克隆。

研究表明AtWRKY6通过调控PHO1基因的表达参与植物响应低磷胁迫。在低磷胁迫条件下，AtWRKY6过量表达拟南芥具有类似pho1突变体低磷敏感表型，生长明显受到抑制，叶色发紫，根部和地上部的磷含量明显低于野生型。Northernblot和烟草瞬时转化实验表明，AtWRKY6负调控PHO1基因的表达。低磷条件下的ChIP实验表明，在低磷胁迫条件下AtWRKY6不能结合到PHO1启动子的W-box结构；而Western blot结果表明，低磷胁迫条件下AtWRKY6蛋白被降解，并且该蛋白降解能被蛋白酶体抑制剂MG132所抑制。这些实验结果表明植物体内可能存在以下响应低磷胁迫的调控机制：在正常供磷条件下，WRKY6结合到PHO1启动子上的W-box结构，进而抑制PHO1基因的表达；在低磷胁迫条件下，WRKY6蛋白被降解，解除了对PHO1基因的抑制作用，PHO1基因表达增强，以使植物能在一定程度上提高其耐受低磷胁迫的能力(Chen等，The WRKY6 transcription factor modulates PHOSPHATE1 expression in response to low Pi stress in Arabidopsis，Plant Cell.2009.21：3554-3566.)。

AtWRKY75基因在拟南芥植株缺磷时被强烈诱导，该基因的RNAi干涉株系在低磷条件下积累的花青素更多，但是IPS基因受低磷诱导表达的程度降低，磷的吸收也受到影响；正常磷浓度和低磷条件下RNAi转基因株系的侧根长度和数目均高于野生型，根毛的数目也比野生型的显著增加，RNAi抑制植株的遗传学分析证实其在拟南芥缺磷反应中起调控作用(Devaiah等，WRKY75 transcription factor is a modulator of phosphate acquisition and root development in Arabidopsis，Plant Physiol.2007.143：1789-1801.)。但AtWRKY75超量表达后是否会增强植物对磷的吸收或利用效率以及其他对植物发育的影响还未有报道，其他植物中也未有分离与AtWRKY75高度同源并参与磷利用调节与发育调控的报道。