[发明专利]植物生长发育相关蛋白ABP7及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种与植物生长发育相关的蛋白质及其编码基因与应用，特别涉及一种来源于玉米的与植物生长发育相关的蛋白质ABP7及其编码基因与应用。

背景技术

玉米是分布最广泛的粮食作物之一，产量居世界粮食作物的首位。中国的玉米产量仅次于美国居世界第二位。近年来，我国玉米的主要用途是用于生产配合饲料和工业原料，并且这种需求正在快速增长。据预测，2020年我国对玉米的需求将达到2.14亿吨，如果仍然按照目前的生产水平发展，届时国内的玉米生产能力只能达到1.63亿吨，有5100万吨的缺口。鉴于以上情况，在土地资源有限的前提下，发展玉米生产，培育具有优良性状的玉米新品种成为我国粮食产业的主要任务之一。

植物的生长发育和形态建成是一个十分复杂的过程，其归根结底是由基因控制的，是基因的选择性表达及大分子的修饰和更新的过程。以下仅举几个例子说明基因对植物生长发育的调节作用：

一、植物侧根的形成和发育相关基因

植物侧根的形成被大量的基因所调控，其中，ALF4基因编码一种未知功能的蛋白，这种蛋白被认为可以使中柱鞘细胞有能力进行侧根的起始；slr突变体有正常的主根而没有侧根，SLR基因编码IAA14(一种转录抑制蛋白)，它在侧根起始方面具有特殊作用。近年的研究表明，两类转录调节蛋白生长素反应因子(ARF)和Aux/IAA在生长素控制的植物侧根发育中起着重要的作用。生长素促进Aux/IAA蛋白与SCF^TIR1复合体之间的相互作用，从而促进Aux/IAA的泛素化和降解，这样就让ARF在生长素诱导的转录中起作用。NAC基因家族中的新成员NAC1能受生长素的诱导，可调节生长素信号转导而促进侧根的发育。NAC1是一个转录激活因子，由一个N末端保守的NAC区域和C末端激活区域组成，NAC区域能与DNA结合。NAC1能激活两个下游的生长素反应基因(DB和AIR3)的表达。转基因植物(表达反义NAC1 cDNA)表现为侧根形成减少，而且TIR1诱导的侧根发育能被反义NAC1 cDNA的表达所阻断，NAC1 的超表达能恢复生长素反应突变体tir1的侧根形成，表明NAC 1在TIR1的下游起作用。

目前的研究表明，二十余种基因调控侧根的发育，其中包括ABA1、ABI1、ABI4、ABI5、ALF、AUX1、AXR1、AXR4等，但是人们目前对植物调控这些基因的机制仍不十分清楚。

二、控制花分生组织的基因

现已发现有一小群基因对花的分生组织的发生是必须的。当它们突变后，茎或类茎的结构将取代花的结构。目前已知有5个基因：lfy(leafy)、apl(apetala1)、ap2(apetala2)、cal(cauliflower)和ufo(unusual floral organs)。这五个基因中，以lfy作用最强、表达最早。弱的lfy等位基因的突变能把最底层的花分生组织完全转变为花序枝条；强的lfy等位基因则可以产生异常的花，花被类叶的苞片包裹。稍后表达的是ap1基因，ap1突变体的特征是：仅个别的基底花转变为花序枝条，而且不象正常枝条那样包被在叶腋之中；上部的花转变为小花簇，数朵花簇生于小柄之上。值得注意的是lfy和ap1双突变体的花分生组织无论在基底部还是在上部都完全转变为花序枝条。cal基因的作用似乎与ap1类似。例如，cal与弱的ap1的双突变体类似于一个强的ap1突变体，而cal与强的ap1则类似于一个更强的ap1突变现象。ap2对花分生组织的决定作用不如以上三个基因那么清楚。弱的、异质的等位基因ap2-1类似于一个强的ap1等位基因；它们与lfy间的作用方式相似。

三、细胞壁的生长相关基因