[发明专利]一种辣椒AP2/ERF转录因子基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种辣椒AP2/ERF转录因子基因及其应用，属于植物基因工程技术领域。

技术背景

长期的进化过程中植物形成了一套复杂的生理生化机制适应外界环境的刺激对其生长和发育带来的影响。在病原菌侵染时，植物可以通过内在的免疫系统产生快速的防御反应。植物固有的免疫系统主要由微生物或病原相关分子模式激发的免疫反应（MAMP- or PAMP-triggered immunity, PTI）及效应蛋白激发的免疫反应（effector-triggered immunity, ETI）构成。PTI是通过植物细胞表面模式识别受体（pattern recognition receptors, PRRs）介导的在侵染部位产生快速防御反应的应答机制，是一种非寄主抗性。病原菌可通过分泌效应蛋白进入植物细胞阻断PTI，促进自身的侵染和增殖，导致植物产生效应因子激活的感病性（effector triggered susceptibility, ETS）。植物又通过与病原菌协同进化出抗性蛋白（Resistance protein, R protein）特异识别某些病原菌的效应蛋白，激活了效应物引发的免疫反应ETI，产生了更加有效和持久的抗病性反应。PTI和ETI介导的免疫应答均伴随有大量防御反应相关基因表达的改变。研究表明，拟南芥在几种非病原细菌作用下PAMP诱导表达的基因中约1/4编码WRKY、ERF /AP2和zinc finger等转录因子和蛋白激酶。

植物的防御反应过程是由复杂、相互关联的信号网络所调控的。植物内源激素（SA、JA、ABA和乙烯等），离子流，活性氧，MAPK级联反应及转录因子在植物抗逆防御反应信号网络中起重要作用。植物抗病过程中特定的防御反应基因相关抗逆途径的启动或一些正常表达的基因的暂时关闭都是由复杂的信号网络所调控的。植物对病原菌及各种逆境的应答过程是以对逆境信号的感知为起始，最终信号传递至细胞核，在分子水平上表现为胁迫相关基因适时适量的诱导或抑制表达。这一过程中转录因子在信号传递及防御反应相关基因的表达调控过程中起重要作用。转录因子可以通过与特定基因启动子上的顺式作用元件结合或与其他相关蛋白互作从而调整基因的表达。大量研究表明AP2/ERF，WRKY，NAC, bZIP/HD-ZIP等转录因子超家族成员参与了植物响应包括病原菌在内的逆境的防御反应过程，这些转录因子的过量表达不仅可以显著改善植物对特定逆境的抗性，还可以通过同时激活多个下游抗病基因、抗逆基因的表达，达到对植物综合抗性改良的目的。因此，对转录因子的结构、功能及调控机制的分析在植物抗逆基因工程中具有重要的应用价值。

辣椒（Capsicum annuum L.）是一种重要的茄科蔬菜和工业原料作物，在我国其种植面积仅次于大白菜，但产值却最高。在南方地区由于多见高温高湿天气，包括青枯病在内的毁灭性土传病害发生特别严重，并且具有发病速度快、防治困难、为害严重的特点，对辣椒的产量和质量造成极大影响，轻则减产，重则绝收。仅利用常规育种手段选育品种耗时较长，效率较低，而且育成抗病品种的抗性丧失快，而培育和推广应用广谱、高效、持久抗性的抗病品种是生产中解决辣椒病害问题最为经济有效的对策，开展辣椒抗病分子机制研究则是有效开展辣椒抗性遗传改良的重要基础。

APETALA2/ETHYLENE RESPONSE FACTOR (AP2/ERF)转录因子在植物中以多基因家族的形式存在，不同成员在植物生长发育、对激素及生物和非生物逆境的应答过程起重要的调控作用。所有的ERF（Ethylene response factor）转录因子均包含一个由58~70个氨基酸残基组成的AP2/ERF保守功能域。根据保守功能域的相似性，sakuma等人将拟南芥AP2/ERF超家族划分为五个亚家族，DREB, ERF, AP2, RAV及其它，其中ERF亚族65个成员包括了所有与植物抗病相关的AP2/ERF转录因子。