[发明专利]一种拟南芥功能未知基因H38的编码序列及应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体涉及一种拟南芥功能未知基因H38的编码序列与应用。

背景技术

热害，是指当植物生长环境的温度超过其最适宜生长温度而导致细胞大范围受损，从而引起代谢紊乱，最终导致细胞死亡的一种胁迫反应。在植物生长发育期间的热害会直接造成作物产量的损失，并在多种作物如水稻、番茄、菜豆、小麦、玉米和棉花中都有报道。由于大气中温室气体排放增加以及地表覆盖率减少，全球气候有逐渐变暖的趋势。2007年，IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）第四次评估报告显示，在1906-2005的全球地表温度平均上升了0.74℃，并预测未来20年将以每10年增加大约0.2℃的速率变暖，到本世纪末（2090-2099）地表平均温度相对于1980-1999年间将超过1℃以上。而随着全球气候的上升，农业生产和食物安全将面临更加严峻的形势。植物是静止不动的，而在其生命周期中，经常遭遇不利的环境如温度的变动；因此，为了生存植物必须进化出复杂而精细的防御机制，通过改变基因的表达来调节其在逆境条件下生化和生理上的适应能力。  

热激转录因子（Heat stress factors, Hsfs）通过识别热激蛋白（heat stress proteins, Hsps）启动子区的热激元件（heat stress elements, HSE）并激活其表达是植物对热反应的首要机制。在拟南芥中，Hsfs家族由21个成员组成。其中，HsfA1s是主要的抗热调节因子，HsfA2和HsfA3对延长的抗热性至关重要。这些基因都各自调节一类的热应答基因（包括Hsps）的表达。HsfB1和HsfB2b也是植物抗热所必须的。但是由于它们缺乏激活域，HsfBs通过抑制A类的Hsfs基因（如HsfA2和HsfA7a）的介导间接地调节Hsps基因的表达。

虽然并不是所有的热响应基因都受到Hsfs的调节，但是迄今发现的大多数抗热调节因子都与Hsfs基因关联。在热胁迫早期，胞内第二信使Ca²⁺/CaM接受热信号，Hsf结合HSE的活性也受到钙调素结合蛋白激酶（calmodulin-binding protein kinase）CBK3的磷酸化和Ser/Thr磷酸酶PP7去磷酸化的调节。脱水响应元件结合蛋白（dehydration responsive element binding protein）DREB2A和DREB2C能够激活HsfA3启动子，继而调节Hsps的表达和植物的抗热性。热胁迫可以诱导错误折叠和变性蛋白在内质网区域的积累。内质网膜定位的转录因子bZIP28参与调节内质网区域的蛋白修复相关基因的表达，进而影响植物的抗热性。激素也参与抗热性的调节，其中水杨酸（SA）在热胁迫反应的过程中部分依赖于Hsf-Hsp途径。一个动植物界高度保守的转录共激活子multiprotein bridging factor 1c ( MBF1c )是植物抗热调节网的枢纽。在抗热调节的过程中MBF1c位于SA和乙烯的上游；另一方面也控制HsfB2a、HsfB2b和DREB2a基因的表达。而上述提及的DREB2a、MBF1c和bZIP28基因的表达都依赖于HsfA1s。 

虽然已经发现了许多抗热调节的基因，但是热调控网络还远未揭示。其中一个限制的因素是有相当一部分热响应基因功能完全未知，如30%的前100个在hsfA1突变体中下调表达显著的基因是功能未知基因。探索这些功能未知基因相应地成为了精细调控网的一个巨大挑战，同时也会给多方位地揭示热调控机制带来无限的机遇。

发明内容

技术要求

提供了拟南芥功能未知基因H38的核苷酸序列和氨基酸序列以及它在植物耐热性中的应用，利用H38的下调表达或者过量表达来改变植物耐热性，为高温条件下改善作物抗逆性提供保证，以便用于农作物及蔬菜的抗热品种选育，由此减缓高温对经济作物产量和品质造成的伤害。

本发明是这样实现的：