[发明专利]狗牙根CdWRKY2蛋白及其编码基因在调控植物耐盐性中的应用

说明书

本发明公开了蛋白质CdWRKY2或调控所述蛋白质编码基因的表达物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质的应用。本发明首先从狗牙根的cDNA中扩增克隆得到CdWRKY2的CDS片段，然后利用酶切连接的方法构建CdWRKY2重组表达载体，利用根癌农杆菌介导的拟南芥花序浸花法，将CdWRKY2重组表达载体导入拟南芥Col‑0中。实验结果表明，狗牙根CdWRKY2基因导入拟南芥中，在盐胁迫条件下会增强植株对盐胁迫的敏感性。

技术领域

本发明涉及生物技术领域中狗牙根CdWRKY2蛋白及其编码基因在调控植物耐盐性中的应用。

背景技术

盐碱地是重要的后备耕地资源。在盐碱地种植耐盐草坪能够在较短时间内覆盖表土、增加土壤有机质含量并降低其含盐量，是对盐碱地进行改良与修复的经济有效方式之一。狗牙根(Cynodon dactylon)为耐盐性较强的草坪草兼牧草，其建坪迅速、耐践踏，耐盐品种能在含盐量0.78％的土壤正常生长，在含盐量2.43％的土壤仍可存活。但是，作为具有盐碱地改良潜力的优良草种，目前对狗牙根盐胁迫关键基因的挖掘及其分子机理的研究相对缓慢，严重制约了一批优良品种在高盐土壤上的推广应用(王善仙等,2011；陈静波等,2012)。

在植物中，WRKY转录因子主要通过与下游基因启动子上的W-box元件结合并调控其表达，进而响应多种逆境胁迫(Jiang et al.,2017)。研究发现，在盐胁迫响应过程中，WRKY转录因子既可以依赖ABA也可以不依赖ABA途径来发挥作用。例如，在拟南芥中，AtWRKY46转录因子能够直接结合ABA响应基因ABI4以及生长素共轭相关基因UGT84B2、IAGLU和GH3.1的启动子并抑制其表达，促进生长素在根系的积累，从而维持拟南芥根系在盐胁迫下的生长(Shkolnik-Inbar and Bar-Zvi,2010；Ding et al.,2015)。AtWRK18、AtWRKY60和AtWRKY40转录因子在物理上和功能上相互作用，均能够结合ABA响应基因ABI4、ABI5的启动子并抑制其表达，超表达AtWRK18或AtWRKY60均增强了拟南芥对盐胁迫的敏感性(Chen et al.,2010；Liu et al.,2012)。AtWRKY33超表达后能够通过影响SOS(saltoverly sensitive)通路来提高拟南芥对高盐胁迫的耐受性，同时也增加了转基因植株的ABA敏感性(Jiang and Deyholos,2009)，并且AtWRKY33转录因子能够直接结合乙烯生物合成过程中的关键酶基因ACS2和ACS6的启动子并促进其表达，进而调控盐胁迫下谷胱甘肽诱导的乙烯的生物合成(Datta et al.,2015)。另外一些WRKY基因耐盐功能的发挥则不依赖于ABA途径，例如AtWRKY8转录因子直接结合逆境响应基因RD29A的启动子并促进其表达，并维持拟南芥在高盐胁迫下Na⁺、K⁺的动态平衡，而其互作蛋白VQ9能够拮抗其转录激活功能(Hu et al.,2013)。

鉴于WRKY转录因子在响应盐胁迫进而调控植物盐胁迫耐受性方面的重要作用，因此其作为优异的耐盐基因在基因工程育种中日益受到重视。研究发现超量表达耐盐相关WRKY基因可以分别通过激活盐胁迫应答相关基因的表达、影响激素途径以及相应的生理响应方式进而提高转基因植株的耐盐能力(Jiang et al.,2017)。例如，大豆GmWRKY54、小麦TaWRKY2在拟南芥中超表达以及水稻自身OsWRKY45-1超表达后，均会导致逆境响应相关基因的上调表达，显著提高了转基因植株的耐盐能力(Zhou et al.,2008；Tao et al.,2011；Niu et al.,2012)。棉花GhWRKY34超表达在拟南芥中能够通过保护细胞内环境的稳定和离子平衡的方式来提高转基因植株的耐盐能力(Zhou et al.,2015)。烟草NbWRKY79超表达在番茄中能够降低活性氧和丙二醛的积累，增强抗氧化酶的活性，从而提高转基因番茄的耐盐性(Nam et al.,2017)。综上，作为具有盐碱地改良潜力的优良草坪草，挖掘并鉴定狗牙根盐胁迫响应WRKY基因并对其进行功能研究具有重要的科学意义。

发明内容