成果介绍
盐碱、干旱、高温、冻害和洪涝等逆境胁迫严重影响作物的正常
生长发育,是造成农作物减产和品质下降的主要原因之一,严重影响
农业的可持续发展。另一方面,对于粮食作物和多数经济作物来说,
其功能叶片中的同化产物和衰老叶片中的营养物质不断向产量器官
的转运,对作物产量和品质性状的形成具有重要的作用,作物的过早
衰老不仅直接影响粮食作物的产量和品质等要素,对于绿叶类作物和
观赏花卉还会影响到其货架寿命以及观赏价值等。
克隆叶片衰老和逆境抗性相关基因,并利用生物工程技术调控其
在主要经济作物中的表达方式和表达水平,是提高和稳定作物产量、
改善作物品质性状的有效手段,具有重大的经济效益和社会效益。然
而,很多衰老或逆境抗性相关基因在植物细胞中高表达后,在增强转
基因植株对特定胁迫的抗性、延缓植株衰老的同时,往往伴随着对植
株正常生长和发育的不利影响,如导致植株矮小、生长迟缓或产量下
降等,导致该基因无法直接应用于抗逆作物的培育。如果可以特异性
地表达这些基因,让它们在特定的发育阶段或胁迫条件下高表达,而
在正常的生长过程中维持在较低的基础水平,可以大大提高它们在基
因工程中的应用性。
成果亮点
课题组前期克隆了一个植物叶片衰老的负调控因子。在转基因植
物中过表达该基因可以显著延缓植物的衰老,并赋予植物对高盐、干
旱等胁迫的抗性,但是,转基因植物的生长发育受到明显抑制,导致
该基因无法被直接应用于抗逆作物的育种工作。课题组前期还分离鉴
定了一段含有 14 个氨基酸的多肽序列,命名为 WX01。我们对 WX01
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的功能研究发现其包含独特的蛋白降解信号,能够响应发育与环境信
号,在转录后水平调控与它融合的目的蛋白的稳定性,从而使目的蛋
白在光下正常旺盛生长的植株中降解、但在启动衰老或者高盐、高温
和失水等多种逆境胁迫条件下特异积累。我们利用 WX01 与前述衰老
负调节因子构建了融合基因 WX02,并转入模式植物拟南芥中,发现
该融合基因可以恢复衰老负调节因子积累造成的植株矮小、生长抑制
的表型,但是保留了其延缓衰老、促进光合和提高转基因植物对高盐、
干旱等逆境胁迫的抗性的功能。课题组进一步将 WX02 融合基因转入
经济作物大豆中进行功能验证,获得了可稳定遗传的多个株系单拷贝
纯合转基因大豆材料。
团队介绍
项目负责人:王宁宁
个人简介:教授,博导,教育部“新世界优秀人才”。
研究方向:植物分子生物学。
成果资料