本發(fā)明屬于植物生物，涉及閩楠pbhdz35基因及其在促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育和提高植物抗旱性中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、閩楠(phoebe?bournei)，隸屬于樟科(lauraceae)楠屬(phoebe)，為中國(guó)特有的常綠大喬木，是國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的珍稀樹(shù)種。該物種主要分布于中國(guó)南方地區(qū)，包括廣東、福建、江西、浙江南部、廣西北部和東北部、湖北、湖南及貴州東部等地。由于其優(yōu)良的木材特性，閩楠在經(jīng)濟(jì)上具有重要價(jià)值。其木材結(jié)構(gòu)致密，紋理優(yōu)美，具芳香且耐腐蝕，干燥后不易發(fā)生變形或開(kāi)裂，廣泛應(yīng)用于高級(jí)建筑材料、精美家具制造、工藝品雕刻及造船等領(lǐng)域。此外，閩楠枝葉茂密、樹(shù)冠優(yōu)美，具有挺拔的樹(shù)形和常年綠色的特點(diǎn)，因而在園林綠化和庭院觀賞方面亦備受青睞。盡管閩楠在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，其長(zhǎng)周期的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程卻面臨著多種非生物和生物脅迫的挑戰(zhàn)。干旱脅迫作為主要的環(huán)境壓力之一，顯著限制了閩楠的生長(zhǎng)發(fā)育和林分生產(chǎn)力。干旱不僅影響樹(shù)體水分吸收、光合作用效率和養(yǎng)分獲取，還導(dǎo)致樹(shù)木的生理代謝紊亂，降低其抗逆性，進(jìn)而影響森林的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2、hd-zip(homeodomain-leucine?zipper)基因家族是植物中特有的轉(zhuǎn)錄因子家族，因其同時(shí)具備高度保守的hd(同源域)和zip(亮氨酸拉鏈)結(jié)構(gòu)域而得名。hd結(jié)構(gòu)域由約61個(gè)氨基酸組成，位于蛋白質(zhì)的n端，負(fù)責(zé)與特定的順式作用元件結(jié)合，調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄。zip結(jié)構(gòu)域位于c端，由多個(gè)亮氨酸殘基構(gòu)成的重復(fù)序列組成，通過(guò)介導(dǎo)蛋白質(zhì)二聚化形成同源或異源二聚體，增強(qiáng)其穩(wěn)定性和功能多樣性。這一結(jié)構(gòu)的雙重特性使hd-zip基因家族在植物的多種生理過(guò)程，尤其是脅迫響應(yīng)中，扮演了至關(guān)重要的角色。

3、大量研究表明，hd-zip基因家族在植物的耐旱性和脫落酸(aba)信號(hào)途徑調(diào)控中起著核心作用。aba是植物應(yīng)對(duì)干旱、鹽脅迫等非生物脅迫的關(guān)鍵激素，hd-zip基因通過(guò)調(diào)節(jié)aba合成及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，影響氣孔的開(kāi)閉、根系結(jié)構(gòu)的發(fā)育以及水分代謝平衡等重要生理過(guò)程，進(jìn)而提高植物的抗旱能力。在干旱脅迫下，hd-zip基因能夠響應(yīng)環(huán)境信號(hào)，通過(guò)直接或間接調(diào)控下游抗性基因的表達(dá)，促進(jìn)抗旱相關(guān)蛋白的合成和積累。同時(shí)，hd-zip基因家族還在aba介導(dǎo)的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)重要的調(diào)節(jié)因子，調(diào)控與aba響應(yīng)相關(guān)的基因表達(dá)，參與氣孔運(yùn)動(dòng)、脅迫適應(yīng)性生長(zhǎng)以及脅迫恢復(fù)階段的調(diào)節(jié)。此外，hd-zip基因家族還具有調(diào)控發(fā)育的功能，不僅限于對(duì)環(huán)境脅迫的響應(yīng)。部分hd-zip基因被發(fā)現(xiàn)與植物的莖、葉、根等組織的形態(tài)建成密切相關(guān)。其調(diào)控機(jī)制涉及基因網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜調(diào)節(jié)，在不同生長(zhǎng)階段或環(huán)境條件下表現(xiàn)出多樣化的功能。這種多重調(diào)控特性使得hd-zip基因家族成為植物發(fā)育和脅迫生物學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。其中hb7/12基因在擬南芥(arabidopsis?thaliana)、楊樹(shù)(populusspp.)、煙草(nicotiana?tabacum)等多物種中普遍參與調(diào)控植物對(duì)非生物脅迫(如干旱、鹽脅迫)的響應(yīng)，主要通過(guò)調(diào)控aba負(fù)反饋信號(hào)通路來(lái)影響植物的水分管理與氣孔行為。然而，迄今未有關(guān)于閩楠pbhdz35基因的功能報(bào)道。

4、基于閩楠hd-zip基因家族鑒定及其在peg、aba和自然干旱處理下表達(dá)模式分析，申請(qǐng)人聯(lián)合peg轉(zhuǎn)錄組wgcna結(jié)果篩選出aba高度正相關(guān)的基因pbhdz35，通過(guò)異源轉(zhuǎn)化酵母和擬南芥，進(jìn)行干旱條件下生物學(xué)功能鑒定，為閩楠耐旱分子育種提供基因資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了閩楠pbhdz35基因及其在促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育和提高植物抗旱性中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明提供了一種閩楠pbhdz35基因，該閩楠pbhdz35基因具有seq?id?no:1所示的核苷酸序列，或者對(duì)該序列進(jìn)行一個(gè)或幾個(gè)核苷酸的缺失、添加和/或取代，但功能不變的序列。優(yōu)選情況下，該基因的核苷酸序列為seq?id?no：1。

3、本發(fā)明還提供了閩楠pbhdz35基因編碼的蛋白，該蛋白由seq?id?no.2所示的氨基酸組成。

4、本發(fā)明還提供了一種促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的方法，該方法包括制備含有閩楠pbhdz35基因的修飾植物，相對(duì)于野生型植物，在該修飾植物中，該閩楠pbhdz35基因的表達(dá)增加；其中，該閩楠pbhdz35基因的堿基序列如seq?id?no：1所示。需要說(shuō)明的是，“表達(dá)增加”的概念中，“表達(dá)”是指是基因經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)的過(guò)程；上述過(guò)程的強(qiáng)度增加即為表達(dá)增加，具體地，可以為轉(zhuǎn)錄得到的產(chǎn)物和翻譯得到的產(chǎn)物增加。

5、本發(fā)明還提供了閩楠pbhdz35基因在促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育中的應(yīng)用，制備含有閩楠pbhdz35基因的修飾植物，相對(duì)于野生型植物，在該修飾植物中，該閩楠pbhdz35基因的表達(dá)增加；其中，該閩楠pbhdz35基因的堿基序列如seq?id?no：1所示。需要說(shuō)明的是，“表達(dá)增加”的概念中，“表達(dá)”是指是基因經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)的過(guò)程；上述過(guò)程的強(qiáng)度增加即為表達(dá)增加，具體地，可以為轉(zhuǎn)錄得到的產(chǎn)物和翻譯得到的產(chǎn)物增加。

6、在一個(gè)實(shí)施方案中，該植物為閩楠或擬南芥。優(yōu)選情況下，該植物為擬南芥。

7、在一個(gè)實(shí)施方案中，將所述閩楠pbhdz35基因連接到載體上，通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化到擬南芥、篩選、培養(yǎng)和獲得轉(zhuǎn)基因株系。將閩楠pbhdz35基因轉(zhuǎn)入擬南芥基因組中，并在轉(zhuǎn)基因植物中超量表達(dá)，促進(jìn)擬南芥整體生長(zhǎng)發(fā)育。所述轉(zhuǎn)基因擬南芥與對(duì)照相比，促進(jìn)了幼苗根系和葉片生長(zhǎng)，提高植株生物量積累。

8、本發(fā)明還提供了閩楠pbhdz35基因在提高植物抗旱性中的應(yīng)用，制備含有閩楠pbhdz35基因的修飾植物，相對(duì)于野生型植物，在該修飾植物中，閩楠pbhdz35基因的表達(dá)減少；其中，閩楠pbhdz35基因的堿基序列如seq?id?no：1所示。需要說(shuō)明的是，“表達(dá)減少”的概念中，“表達(dá)”是指是基因經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)的過(guò)程；上述過(guò)程的強(qiáng)度增加即為表達(dá)減少，具體地，可以為轉(zhuǎn)錄得到的產(chǎn)物和翻譯得到的產(chǎn)物減少。

9、申請(qǐng)人采用根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將含有閩楠pbhdz35基因的載體轉(zhuǎn)化到植物基因組中，使轉(zhuǎn)基因植株過(guò)表達(dá)閩楠pbhdz35基因，獲得轉(zhuǎn)基因植株。對(duì)野生型和兩個(gè)純合過(guò)表達(dá)株系(l7、l8)進(jìn)行自然干旱處理，發(fā)現(xiàn)自然生長(zhǎng)15天后過(guò)表達(dá)株系葉片大小顯著大于野生型，而干旱處理15天后其長(zhǎng)勢(shì)顯著弱于野生型wt。同理，如果在修飾植物中，敲除閩楠pbhdz35基因，則修飾植物的抗旱能力會(huì)顯著提高。

10、在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，克隆了閩楠pbhdz35基因并轉(zhuǎn)化invsc1酵母細(xì)胞，與對(duì)照相比，轉(zhuǎn)化pbhdz35的酵母在干旱條件下明顯存在更少克隆，顯著抑制了酵母在sd/-ura選擇性培養(yǎng)基中對(duì)peg模擬干旱的耐受性。

11、綜上所述，本技術(shù)首次在擬南芥中過(guò)表達(dá)閩楠pbhdz35基因，獲得了生長(zhǎng)發(fā)育更強(qiáng)和抗旱性減弱的植株，即人為提高植物產(chǎn)量和提高植物的抗旱性提供了理論基礎(chǔ)，具有較大的運(yùn)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。