[发明专利]一种调控番茄抗坏血酸合成的NFYA基因及其应用

说明书

本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种调控番茄抗坏血酸合成的NFYA基因及其应用。本发明利用AsA合成途径中其中一个重要基因GME1的启动子作为诱饵钓库做酵母单杂得到几个相关的转录因子，然后做点对点验证证明NF‑YA与GME1的启动子互作。本发明首次发现NFYA基因的表达能够调控番茄中抗坏血酸的合成，为后续调控番茄或相关作物中的抗坏血酸的合成提供理论指导。

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种调控番茄抗坏血酸合成的NFYA基因及其应用。

背景技术

抗坏血酸(AsA)是植物中很重要的抗氧化分子，也是很多酶类的辅因子，而且也参与控制生物体细胞的分裂和生长。AsA是通过分解不正常的氧化代谢和逆境伤害等氧化胁迫产生的活性氧来保护植物的。活性氧是有毒物质的分子信号，活性氧必须快速地被控制以防止蛋白质被氧化，从而防止破坏细胞膜结构和功能的完整性。氧化胁迫对人体的疾病产生发挥很大的作用，但是这种氧化胁迫的影响可以通过从食物中摄取AsA(Giovannucci1999)来降低。因为人类和其他的灵长类的AsA生物合成途径的最后一步被阻塞。果实中高水平的AsA可以为人类提供高的营养价值(张薇2005；Hancock and Viola 2005；Naqvi etal 2009)，AsA在人体中可以预防坏血病、动脉粥样硬化、癌症、贫血和牙龈出血等症状(杜长城等2007)。除了对人体营养价值的作用，同时在植物生命的很多方面都发挥着很重要的作用。因此，提高作物中抗氧化剂的含量成为我们今后研究的一个重要方面。

抗坏血酸合成与代谢途径中的酶大部分已经被克隆报道，但是调控这些基因的转录因子却至今没有任何报道。

CCAAT-box是真核生物启动子上非常常见的一类顺式作用元件，NUCLEAR FACTORY(NF-Y)是一类由NF-YA，NF-YB，和NF-YC三个亚基组成的转录因子，CBFs是(NF-Y)中的NF-YA，而NF-YA有约56个氨基酸的结构域组成的两个螺旋(A1和A2)，A1和A2分别行使不同的功能：A1确保与其他的亚基结合，A2与特殊的DNA序列CCAAT结合。由NF-YA，NF-YB，NF-YC这三个家族的蛋白组成的异源三聚体可以结合DNA上的CCAAT位点。NF-Y转录因子(又名血红素结合蛋白〔HAPs〕和CCAAT box结合蛋白〔CBFs〕)是很多植物生长发育过程中的应急调控因子和逆境应答信号。NF-Y是有类组蛋白亚基特殊序列的转录因子。NF-YB和NF-YC这两个亚基包含有类似H₂B和H₂A的核心组蛋白(Baxevanis et al 1995；Zemzoumi et al 1999)，这两个亚基必须形成稳定的异源二聚体才能与NF-YA结合。而NF-YA通过某种机制特异的结合转录因子复合体(Dolfini et al 2012；Mantovani et al 1994)。在动物中，NF-YA在DNA上的结合会影响组蛋白特殊的翻译后修饰和改变染色质状态(Donati et al 2008；Gattaand Mantovani 2011)。NF-Y已经被作为转录因子的一个催化剂，但是也有报道指出其在抑制方面也有作用(German et al 2008；Leyva-González et al 2012)。与动物中单个的NF-Y基因发挥作用相比，在植物中，NF-Y是以多基因的家族形式编码(Edwards et al 1998).在拟南芥中有10个NF-YA、13个NF-YB、13个NF-YC亚基，更特别的是在二穗短柄草中(Brachypodium distachyon)中有36个NF-Y亚基(Cao et al 2011)。这些亚基在不同的发育过程中(Siefers et al 2009)和不同的环境响应机制(Des Marais et al 2012；Pant et al2009；Siefers et al 2009)有不同的表达模式，表明在不同的器官和不同的刺激下，只有一部分亚基组合组装形成NF-Y聚合物发挥作用。超量表达一个亚基可能足够影响NF-Y的功能，但其他的NF-Y也存在与同一个组织中，超量表达某一个NF-Y时，有很多表型能观察到，也不排除与某个亚基在正常条件下没有互作的亚基，在这种情况下会相互作用。由NF-YA，NF-YB，NF-YC这三个家族的蛋白组成的异源三聚体可以结合DNA上的CCAAT位点。在植物中，NF-Y家族庞大，可以形成更多的复合体形成的蛋白质结构更复杂，这样的转录因子系统可以使植物适应更多地环境变化。近年来，很多报道出现表明单个亚基在植物很多途径中发挥着很重要的作用，尤其是对于胚胎发育、花的开花时间调控以及抗旱信号等方面有很重要的调控作用，但是还没有对抗坏血酸调控相关报道。