GmWRKY180基因在提高植物磷饥饿胁迫耐受中的应用

本发明属于农业生物，涉及植物育种，具体为gmwrky180基因在提高植物磷饥饿胁迫耐受中的应用。

背景技术：

1、磷是所有生命形式中的必需营养素，植物只能以无机磷酸盐（pi）的形式获取磷。在许多环境中，包括天然环境和人工管理的环境，土壤中的磷含量都低于支持植物生长所需的水平。因此，植物已经发展出各种机制，在磷限制条件下增加其生存能力。这些机制包括产生羧酸以释放络合的磷，表达高亲和力的转运蛋白以最大化磷的吸收，并改变代谢以优先考虑必需的生物过程。

2、wrky转录因子（tfs）是植物中的一大类调节蛋白。在拟南芥中，wrky tfs超家族包含74个基因组成，水稻中有109个基因组成，大豆中有超过133个基因组成。wrky域包含一个强烈保守的氨基酸序列wrkygqk，其n-端有一个60个氨基酸的区域，其c-端有一个锌指结构（c-ch-h/c）。wrky蛋白通常有一个或两个wrky域，并根据域的数量和锌指样结构的特征，可以分为三个不同的组。第一组包含两个wrky域，其中包括一个c2-h2结构（c-x4–5-c-x22–23-h-x1-h）；第二组包含一个wrky域，其中包括一个c2-h2结构；第三组包含一个wrky域，其中包括一个不同的锌指样结构c2-h-c（c-x7-c-x23-h-x1-c）。它们通过特异性结合含有w-box序列（ttgact/c）的启动子区域来调节靶基因的表达。这些tfs通过调节不同的信号转导途径，对植物的多个过程产生影响，包括营养缺乏、胚胎发育、种子和毛发发育、衰老以及其他发育和激素调控过程。而且，植物wrky蛋白参与调控了多种生物和非生物胁迫响应，形成由反馈环组成的转录网络，其作用可能为正向或负向，因此对wrky的研究需要针对每个具体的基因进行更为细致深入的研究，已挖掘其在植物调控中的作用。

3、研究表明在正常生长条件下，大豆wrky的133个基因在转录丰度或表达模式上表现出明显的差异，表明这个家族在功能上发生了广泛的分化。这些功能包括：对病原体的识别和响应，干旱胁迫，盐胁迫，低温胁迫，种子萌发和激素调控等。大豆gmwrky180是一种iic类的wrky转录因子，其在大豆磷饥饿胁迫中的调控作用还未见报道。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足及实际的需求，本发明提供gmwrky180基因在提高植物磷饥饿胁迫耐受的新应用，本发明为磷饥饿胁迫条件下植物生长提供了一条新的途径和选择。

2、为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

3、gmwrky180基因、所述gmwrky180基因编码的蛋白、含有所述gmwrky180基因的重组表达载体、含有所述gmwrky180基因的表达盒、含有所述gmwrky180基因的转基因细胞系或含有所述gmwrky180基因的重组菌在生产对磷饥饿所致胁迫具有耐性的转基因植物中的应用。

4、所述的应用用于抑制植物根系生长发育和提高磷饥饿胁迫下的存活率。

5、优选的，所述转基因植物为大豆或拟南芥。

6、所述gmwrky180基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

7、本发明中，所述gmwrky180基因，位于第19号染色体上，读码框长度为567bp，其编码的蛋白长度188，三级结构如图1所示，所述gmwrky180基因所示的seq id no.1的核苷酸序列具体如下：

8、atggagaattattccatgttgttctctgtttccaattcctcaagctacccaattggagttggaagctctcaaattggttatagtggtcaaagctccaatgcgtttcttggtctaaggcctagtaatgaattagctagtgatgatcatgagaagagacaaggtggtggtgatggcaatatgttaatgtctcagatcagtggtggtagcattaatgtgagtgatgagttaggtggttcgggaaatagtaacaataataaaaagaaaggagagaaaaaggttagaaagcctagatatgcttttcaaacaaggagccaggttgatattcttgatgatggttaccgatggaggaagtatggccaaaaagctgttaaaaacaacaaatttccaaggagctactacaggtgcacgcatcaagggtgcaatgtgaagaagcaagtgcaacgcttaaccaaagacgaaggagtagtggtaaccacttatgagggagtgcacacacacccaattgagaagacaacagataactttgagcacattttgagtcagatgcaaatatacactcccttctga。

9、所述gmwrky180基因编码的蛋白为a蛋白或b蛋白；所述a蛋白的氨基酸序列如seqid no.2所示；所述b蛋白是将a蛋白限定的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐磷饥饿胁迫能力相关的由a蛋白的氨基酸序列衍生的蛋白质。

10、所述seq id no.2所示的氨基酸序列如下：

11、menysmlfsvsnsssypigvgssqigysgqssnaflglrpsnelasddhekrqgggdgnmlmsqisggsinvsdelggsgnsnnnkkkgekkvrkpryafqtrsqvdilddgyrwrkygqkavknnkfprsyyrcthqgcnvkkqvqrltkdegvvvttyegvhthpiekttdnfehilsqmqiytpf。

12、一种对磷饥饿所致胁迫具有耐性的dna分子，包含如下і、ⅱ或ⅲ中的任意一个所述的dna分子：і如seq id no.1所示的核苷酸序列；ⅱ是在严格条件下与і限定的核苷酸序列杂交且编码与植物耐磷饥饿胁迫能力相关的蛋白的核苷酸序列；ⅲ是与і限定的核苷酸序列的可变区具有至少80％同一性且编码与植物耐磷饥饿胁迫能力相关的蛋白的核苷酸序列。

13、一种对磷饥饿所致胁迫具有耐性的表达盒，其含有操作性地连接于所述的对磷饥饿所致胁迫具有耐性的dna分子。

14、一种对磷饥饿所致胁迫具有耐性的生物载体，其含有所述的对磷饥饿所致胁迫具有耐性的dna分子或含有所述的对磷饥饿所致胁迫具有耐性的表达盒。

15、一种对磷饥饿所致胁迫具有耐性的转基因植物，其含有一种对磷饥饿所致胁迫具有耐性的植物宿主细胞；所述植物宿主细胞被所述的对磷饥饿所致胁迫具有耐性的生物载体转化。

16、一种在植物中处理和/或预防植物磷饥饿胁迫造成的损害的方法，所述方法包括用含有所述的对磷饥饿所致胁迫具有耐性的dna分子的宿主细胞转化目的植物，得到耐磷饥饿胁迫能力高于所述目的植物的转基因植物。

17、本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

18、本发明中，磷胁迫耐受基因gmwrky180在磷胁迫条件下大豆中表达量显著上调，gmwrky180过表达会增强拟南芥对磷的吸收，而在侧根和根毛的发育中起负向调控作用。因此，gmwrky180基因在植物应对磷饥饿胁迫环境中具有非常重要的作用。

19、本发明中，首次克隆并验证了调控植物耐磷饥饿的大豆gmwrky180基因，验证了大豆gmwrky180基因能够抑制大豆和拟南芥根系生长和提高磷饥饿胁迫下的存活率，丰富大豆gmwrky180基因的磷饥饿理论研究，为培育根系发达的耐磷饥饿植物新品种提供理论和实际参考基础。