景宁木兰MsPIF8基因及其在植物避荫反应中的应用

    专利2026-09-21  17


    本发明涉及基因功能领域,更具体地涉及景宁木兰mspif8基因及其在植物避荫反应中的应用。


    背景技术:

    1、景宁木兰(magnolia sinostellata)是木兰科(magnoliaceae)木兰属(magnolia)植物,属于典型的极小种群濒危树种。景宁木兰幼苗生长需要一定的荫庇环境,但过度遮阴会抑制景宁木兰幼苗的光合速率。自然状态下,群落所形成的遮阴是影响群落内濒危植物生长发育的重要因素。景宁木兰多生长于光照充足的针叶群落,在针阔混交群落和阔叶群落分布较少。据此推断,群落所形成的遮阴会削弱景宁木兰的生长势,是导致景宁木兰濒危的重要因素。光是影响植物生长发育的重要环境因子。植物的整个生命周期都受到不断变化的光环境影响。光敏色素是植物重要的光感受器,能够感受环境中光信号的变化。光敏色素作用因子(phytochrome interacting factors,pifs)能够感知红光和远红光信号,在光信号传导和植物生长发育中起到重要作用。光信号在通过信号转导后,能够诱导一系列生理生化反应。光敏色素作用因子是光信号转导中的重要调控因子。目前对pif家族转录因子的研究主要集中在模式植物拟南芥中。pif转录因子广泛参与了拟南芥的光调控反应,并在光敏色素介导的光信号网络调控中处于主导地位。黑暗条件下,基因atpif1能够抑制拟南芥种子的萌发,基因atpif3、atpif4、atpif5能够促进叶绿素分解并抑制叶绿体活性,从而最终导致叶片衰老。遮阴条件下,基因atpif1能够通过调控基因athb1的表达来促进下胚轴的伸长;基因atpif4、atpif5和atpif7通过促进基因atft和attsf的表达从而促进拟南芥开花;基因atpif4、atbzr1和atarf6通过整合生长素信号与油菜素甾醇(brassinosteroids,br)和光敏色素通路来协同促进拟南芥下胚轴的伸长。由此可见,pif家族转录因子是遮阴条件下光信号转导途径中的关键调控因子。据此推测,pif家族转录因子在光照强度对木兰属濒危树种生长发育的影响及光受体信号转导途径中起到重要作用。本申请为探究景宁木兰mspif8基因能否对不同光信号做出应答,通过主要通过瞬时转化技术对mspif8进行亚细胞定位分析,通过异源转化拟南芥,在拟南芥中过表达mspif8并且利用不同光照条件处理拟南芥,以此对mspif8基因参与避荫反应的功能进行验证。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供景宁木兰mspif8基因及其在植物避荫反应中的应用。

    2、本发明提供了一种景宁木兰mspif8基因,该基因具有seq id no:1所示的核苷酸序列,或者对所述序列进行一个或几个核苷酸的缺失、添加和/或取代,但功能不变的序列;优选情况下,该景宁木兰mspif8基因的核苷酸序列为seq id no:1。

    3、本发明还提供了含有景宁木兰mspif8基因的重组载体、转基因细胞系或重组菌。

    4、本发明还提供了景宁木兰mspif8基因在植物避荫反应中的应用,制备景宁木兰mspif8基因修饰植物,相对于野生型植物,该修饰植物中的景宁木兰mspif8基因的表达减少或者增加;其中,景宁木兰mspif8基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。需要说明的是,“表达减少”的概念中,“表达”是指是基因经过转录、翻译,产生有生物活性的蛋白质的过程;上述过程的强度减少即为表达减少,具体地,可以为转录得到的产物和翻译得到的产物减少。“表达增加”的概念中,“表达”是指是基因经过转录、翻译,产生有生物活性的蛋白质的过程;上述过程的强度增加即为表达增加,具体地,可以为转录得到的产物和翻译得到的产物增加。

    5、在一个实施方案中,该植物为拟南芥或景宁木兰。

    6、在一个实施方案中,该植物为拟南芥。

    7、在一个实施方案中,将景宁木兰mspif8连接到载体上,通过农杆菌介导转化到拟南芥、筛选、培养和获得转基因株系。

    8、植物在高大乔木下生长,会感受到来自周围植物的光线竞争,周围植物或上层叶片会吸收大部分红光和蓝光,而远红光被投射或反射,导致活性辐射(par)减少并降低了r/fr比值。植物避荫反应是指在高植被密度下,植物感受红光(r)/远红光(fr)的比列降低以及光强度的减弱,这些光信号触发一系列形态变化,表现为下胚轴伸长、叶柄伸长、开花提前、加速衰老等以适应极端环境来保护植物正常生长发育。

    9、为了阐明景宁木兰mspif8在植物避荫反应中的作用,本申请通过瞬时转化技术对mspif8进行亚细胞定位分析,通过异源转化拟南芥,在拟南芥中过表达mspif8并且利用不同光照条件处理拟南芥,通过观察拟南芥阳性苗的t3代表型后发现,在全暗、光/暗(16h/8h)以及红光条件下,mspif8转基因拟南芥下胚轴长度与wt野生型拟南芥下胚轴长度相似,而在远红光下,mspif8转基因拟南芥下胚轴长度是野生型拟南芥下胚轴长度的2倍以上,且抑制了顶端弯钩的产生。由此可见,在远红光下处理下,创造了光强弱以及低r/fr比值的环境,处理后我们发现相较于野生型拟南芥过表达mspif8拟南芥的下胚轴伸长,并且抑制了顶端弯钩,该现象符合植物的避荫反应的特征,因此,mspif8基因在植物避荫反应中发挥了重要的作用。



    技术特征:

    1.一种景宁木兰mspif8基因,其特征在于,该基因具有seq id no:1所示的核苷酸序列,或者对所述序列进行一个或几个核苷酸的缺失、添加和/或取代,但功能不变的序列。

    2.根据权利要求1所述的基因,其特征在于,所述景宁木兰mspif8基因的核苷酸序列为seq id no:1。

    3.含有权利要求1中所述的基因的重组载体、转基因细胞系或重组菌。

    4.景宁木兰mspif8基因在植物避荫反应中的应用,其特征在于,制备景宁木兰mspif8基因修饰植物,相对于野生型植物,所述修饰植物中的景宁木兰mspif8基因的表达减少或者增加;其中,所述景宁木兰mspif8基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

    5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述植物为拟南芥或景宁木兰。

    6.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述植物为拟南芥。

    7.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,将景宁木兰mspif8基因连接到载体上,通过农杆菌介导转化到拟南芥、筛选、培养和获得转基因株系。


    技术总结
    本申请公开了景宁木兰MsPIF8基因及其在植物避荫反应中的应用。本申请通过瞬时转化技术对MsPIF8进行亚细胞定位分析,通过异源转化拟南芥,在拟南芥中过表达MsPIF8并且利用不同光照条件处理拟南芥,通过观察拟南芥阳性苗的T<subgt;3</subgt;代表型后发现,在全暗、光/暗(16h/8h)以及红光条件下,MsPIF8转基因拟南芥下胚轴长度与WT野生型拟南芥下胚轴长度相似,而在远红光下,MsPIF8转基因拟南芥下胚轴长度是野生型拟南芥下胚轴长度的2倍以上,且抑制了顶端弯钩的产生,该现象符合植物的避荫反应的特征,因此MsPIF8基因在植物避荫反应中发挥了重要的作用。

    技术研发人员:申亚梅,马晶晶,朱森宇,陈小珺,刘志高,王晶晶,田丰,董玉娇,陈赞,俞定泽
    受保护的技术使用者:浙江农林大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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