[发明专利]一种调控番茄耐旱性的转录因子SpbHLH89及其应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域，具体公开一种调控番茄耐旱性的转录因子SpbHLH89其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，并且通过转基因技术对SpbHLH89进行功能验证、创制耐旱番茄材料的应用方法，研究发现与野生型番茄植株相比，超表达SpbHLH89的转基因番茄株系的耐旱能力增加，且积累了大量有机渗调物质，提高了抗氧化酶活性，有效缓解了胁迫下活性氧的积累，表明SpbHLH89是调节番茄耐旱的正响应因子，进一步认识植物耐旱的调控机制，对于番茄的耐旱改良具有重要意义。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体公开一种调控番茄耐旱性的转录因子SpbHLH89，并且通过转基因技术对SpbHLH89进行功能验证、创制耐旱番茄材料的应用方法。

背景技术

番茄（Solanum lycopersicum）是重要的蔬菜和经济作物，在世界范围内广受欢迎。我国是鲜食番茄第一大生产国，也是加工番茄的第三大生产国，在世界番茄市场中具有举足轻重的地位。近年来，全球人口增长和极端天气频发以及水资源匮乏加剧了干旱胁迫对番茄生产的影响。因此，解析番茄抗旱分子机理，培育抗旱番茄品种已成为其提质增效过程中亟待解决的问题。

植物的生长和发育不可避免地受到许多非生物胁迫的影响。为适应环境，植物本身需要通过各种生理和生化的调节来应对胁迫。bHLH转录因子是一类含有basic helix-loop-helix（bHLH）结构域的转录因子，bHLH家族是第二大植物转录因子，但其在植物胁迫应答中的研究却相对滞后。bHLH类转录因子具有高度保守的碱性/螺旋-环-螺旋结构域，它由碱性氨基酸域和螺旋-环-螺旋区域两部分组成，包含约60个氨基酸。两者在功能上完全不同，碱性氨基酸区位于bHLH结构域的N端，含有约15个氨基酸，主要功能是识别并特异性结合靶基因启动子的DNA基序；螺旋-环-螺旋区位于bHLH结构域的C端，含有约40-50个氨基酸，其中至少含有5个碱性氨基酸，并且在超过50%的植物bHLH中存在高度保守的HER基序（His5-Glu9-Arg13）。研究表明，bHLH蛋白主要与E-box（5’-CANNTG-3’）的核心DNA序列基序结合，其中G-box（5’-CACGTG-3’）是最常见的形式，这决定了不同box的核心识别位点的碱性氨基酸区域中的若干保守氨基酸。bHLH蛋白基于进化关系，并考虑到DNA结合特异性、氨基酸在某些位置的保守性以及除了bHLH结构域之外是否存在保守结构域等多种特性进行分类。最近的系统发育分析结果显示，500多个植物bHLH能够分成26个亚组，而一些非典型bHLH蛋白的系统发育分析将其分类数扩展到32个亚组。根据目前对bHLH蛋白功能的研究，植物bHLH转录因子能调节大量基因的表达，涉及多种重叠和特异性调节途径。如bHLH转录因子能调节心皮、表皮细胞和气孔发育、种子萌发、开花时间和根毛形成。此外，bHLH还参与代谢过程调控，如类黄酮合成。许多bHLH在光信号调节中起作用，并且参与激素信号途径，如ABA、茉莉酸等。此外，bHLH转录因子还参与植物对低温、铁缺乏等非生物胁迫的响应。

目前，现有的一些番茄种质经过长期高压选择，众多有益基因随着不断的种内杂交逐渐流失，致使现代栽培番茄遗传基础变得十分狭窄，且耐旱种质缺乏。在极端的气候条件下，这将使番茄的损失变得更为严重。因此，发掘和利用野生种质资源的有益基因对阐明基因功能、创新番茄育种材料，解析番茄抗旱分子机理、提高番茄耐旱性具有重要的意义。潘那利番茄（Solanum pennellii）为番茄近缘野生种，发现于秘鲁安第斯山脉西坡低地，其表皮覆盖浓密腺毛且分泌粘稠腺体。S. pennellii有别于其它番茄品种的耐旱特性，可以在极度干旱环境中生存，是番茄耐旱性改良育种中一个特别有价值的遗传资源。此外，S. pennellii基因组测序结果的发表，为解析番茄耐旱的分子机制提供了理想的实验模型，使研究者们能够快速识别、鉴定与耐旱性相关的候选基因。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种调控番茄耐旱性的转录因子SpbHLH89及应用方法。