本發(fā)明屬于分子生物學(xué)和基因工程，具體涉及一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、根系是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要組織，在植物的生長(zhǎng)過(guò)程中不僅可以提供水分、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還具有合成植物激素和維持根際微生物等功能。當(dāng)植物受到干旱、低溫和鹽脅迫等非生物脅迫時(shí)，植物通過(guò)改變側(cè)根形狀和數(shù)量適應(yīng)脅迫，維持植物的正常生長(zhǎng)。大豆(glycine?max)是重要的油料作物，在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，大豆屬于典型的直根系作物，根系由主根和各級(jí)分枝的側(cè)根構(gòu)成，根系的發(fā)育程度是影響大豆產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀之一。

2、乙烯響應(yīng)因子erf是植物特有的轉(zhuǎn)錄因子，參與植物不同發(fā)育階段和應(yīng)激反應(yīng)，其中，ap2/erf類轉(zhuǎn)錄因子在植物中分布廣泛，在植物生長(zhǎng)發(fā)育和抵抗生物與非生物脅迫等過(guò)程中起關(guān)鍵作用。擬南芥ap2/erf轉(zhuǎn)錄因子基因erfii-1和erfii-2參與植物側(cè)根生長(zhǎng)發(fā)育，過(guò)表達(dá)erfii-1和erfii-2會(huì)使側(cè)根的萌發(fā)密度顯著減少。研究表明，erf可以激活asa1的表達(dá)增加生長(zhǎng)素在初生根中的積累，抑制主根伸長(zhǎng)。除了促進(jìn)生長(zhǎng)素的生物合成外，erf還可通過(guò)直接上調(diào)pin1和aux1的表達(dá)來(lái)促進(jìn)生長(zhǎng)素的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而引起側(cè)根原基中生長(zhǎng)素的積累。另外，erf還可通過(guò)抑制arf7轉(zhuǎn)錄，從而下調(diào)細(xì)胞壁重塑基因的表達(dá)，最終抑制側(cè)根的出現(xiàn)。

3、erf通過(guò)調(diào)控脅迫響應(yīng)的相關(guān)基因以應(yīng)對(duì)各種脅迫。如擬南芥中erf96上調(diào)pdf和pr這類病理相關(guān)基因抵御真菌病原體；ⅸb組erf可以上調(diào)cyp81f2促進(jìn)殺菌劑吲哚類硫苷合成。番茄solanum?lycopersicum中erf68可以上調(diào)有關(guān)細(xì)胞程序性死亡的基因促進(jìn)細(xì)胞死亡。碧冬茄中pherf2通過(guò)上調(diào)adh1-2乙醇脫氫酶基因的表達(dá)，提高植株對(duì)水淹的抗性。枇杷ejerf39受低溫誘導(dǎo)，上調(diào)木質(zhì)素合成基因ej4cl1，促進(jìn)果實(shí)木質(zhì)化，減輕冷害。山葡萄中vaerf092受低溫脅迫誘導(dǎo)并增強(qiáng)vawrky33表達(dá)，從而間接增強(qiáng)植株對(duì)低溫的抗性。小豆vigna?angularis中vaerf3在鹽堿脅迫中及水稻oserf71在干旱脅迫中都可以誘導(dǎo)脯氨酸的積累，分別提高相應(yīng)的脅迫抗性。在菜豆(phaseolus?vulgaris)中，pverf15與重金屬響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子pvmtf-1的啟動(dòng)子互作并調(diào)控其表達(dá)，促進(jìn)植株的耐鎘性。在煙草中過(guò)表達(dá)erf轉(zhuǎn)錄因子tdshn1可以提高小麥中ros清除酶的活性。蘋(píng)果mdmyc2可以與mderf3的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，激活mderf3轉(zhuǎn)錄，影響乙烯的生產(chǎn)，促進(jìn)鋁誘導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制作用。可見(jiàn)，erf在植物應(yīng)對(duì)各種環(huán)境脅迫中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。

4、目前，對(duì)于erf轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)、功能、作用機(jī)制的研究已取得突破性進(jìn)展。然而，植物中erf家族成員較多，erf序列多樣性與其功能多樣性之間的關(guān)系仍不明確。erf對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育、脅迫響應(yīng)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等的調(diào)節(jié)機(jī)制有待深入探索。越來(lái)越多的研究表明erf轉(zhuǎn)錄因子在植物對(duì)脅迫的響應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，但是在大豆等作物中關(guān)于erf轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控大豆根系發(fā)育及其參與逆境反應(yīng)的調(diào)控機(jī)制尚不完全明確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3及應(yīng)用，從大豆中分離得到gmerf3基因，構(gòu)建該基因的植物表達(dá)載體，通過(guò)發(fā)根農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將該基因轉(zhuǎn)化大豆子葉獲得陽(yáng)性毛狀根，以實(shí)現(xiàn)gmerf3基因的功能分析。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，提供一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3，其編碼區(qū)序列如seq?id?no.1所示。

3、提供一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3編碼的蛋白質(zhì)，其氨基酸序列如seq?idno.2所示。

4、提供一種用于擴(kuò)增大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3的引物，包含：

5、erf3-3301-f:5'-gaagatctatgcgccgaggga-3'；

6、erf3-3301-r:5'-gggtaacctcagaggcacag-3'；

7、其中，erf3-3301-f、erf3-3301-r的5'端的前8個(gè)堿基是構(gòu)建過(guò)表達(dá)載體所需，不屬于gmerf3的基因序列，下劃線標(biāo)注的堿基是酶切位點(diǎn)，斜體標(biāo)注堿基為保護(hù)堿基。

8、提供一種含有大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3的過(guò)表達(dá)載體，為pcambia3301-camv35s-gfp-gmerf3。

9、提供一種含有大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3的過(guò)表達(dá)載體的應(yīng)用，用于促進(jìn)植物根系發(fā)育。

10、提供一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3在調(diào)節(jié)大豆根系發(fā)育中的應(yīng)用。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

12、本發(fā)明利用現(xiàn)有植物基因工程技術(shù)，克隆了大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3，并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將該基因轉(zhuǎn)入大豆外植體，經(jīng)過(guò)比較分析證明，gmerf3過(guò)表達(dá)根系發(fā)育良好，主根長(zhǎng)度、側(cè)根密度、根系數(shù)量增加，且根系抗性指標(biāo)提升，表明該基因正向調(diào)控大豆根系的發(fā)育，對(duì)提高大豆根系抗性提供了理論依據(jù)與技術(shù)手段，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3，其特征在于，基因gmerf3的編碼區(qū)序列如seqid?no.1所示。

2.一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3編碼的蛋白質(zhì)，其特征在于，氨基酸序列如seqid?no.2所示。

3.一種用于擴(kuò)增大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3的引物，其特征在于，包含：

4.一種含有大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3的過(guò)表達(dá)載體，其特征在于，為pcambia3301-camv35s-gfp-gmerf3。

5.一種含有大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3的過(guò)表達(dá)載體的應(yīng)用，其特征在于，用于促進(jìn)植物根系發(fā)育。

6.一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因gmerf3在調(diào)節(jié)大豆根系發(fā)育中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大豆根系發(fā)育相關(guān)基因GmERF3及應(yīng)用，調(diào)節(jié)大豆根系發(fā)育的GmERF3全長(zhǎng)編碼區(qū)序列如序列表SEQ?ID?NO.1所示；氨基酸序列如序列表SEQ?ID?NO.2所示。本發(fā)明提供大豆根系發(fā)育相關(guān)基因并用于構(gòu)建基因的表達(dá)載體，構(gòu)建的植物表達(dá)載體經(jīng)發(fā)根農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化大豆幼嫩子葉，獲得的基因過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因毛狀根發(fā)育良好，根系發(fā)育指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照組，表明該基因正調(diào)控大豆根系的發(fā)育。本發(fā)明對(duì)提高大豆根系發(fā)育的能力提供了理論依據(jù)與技術(shù)手段，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：劉琛,王惠,陳秋敏,王正淏,劉思家,張春宇,林鳳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8