本技术涉及玉米转录因子基因ZmWRKY76及其编码蛋白和生物材料,用于提高玉米对高温胁迫的耐受性,以应对耐高温基因和种质资源的短缺问题。
背景技术
玉米( Zeamays
L.)属于禾本科玉蜀黍属植物,原产于墨西哥,是我国仅次于水稻和小麦的第三大经济作物,也是全世界总产量最高的农作物。玉米的产量与品质对人们的生产生活尤为重要。黄淮海地区是我国夏玉米的优势主产区,但夏季高温天气频发。在玉米关键的生长发育时期,如抽穗期和灌浆期,极易受高温胁迫影响,导致玉米灌浆率低,造成玉米的大幅减产,对粮食安全造成隐患。因此,提高玉米在高温胁迫条件下的耐受性极为重要。
在植物应对环境胁迫的过程中,WRKY转录因子家族扮演着关键角色。作为植物界中最大的转录因子家族之一,WRKY转录因子因在其N端含有由WRKYGQK组成的高度保守的7个氨基酸序列而得名。该转录因子的基本结构主要包括两个部分:N端的DNA结合域和转录激活域,其中,转录激活域包括多个蛋白质保守序列,对转录激活起到关键作用;而N端的DNA结合域则具有多种蛋白质序列,并通常含有一个由C2
H2
或C2
HC型组成的锌指结构。WRKY转录因子可以通过其N端的WRKY结构域与靶基因启动子区的顺式作用元件TTGAC(C/T)核苷酸序列(即W-box)特异性结合,从而促进或抑制下游基因的转录,进而调控这些基因的表达。
WRKY类转录因子在植物响应多种非生物胁迫(如寒冷、干旱、UV-B、高温、盐和碱性环境)以及调控植物生长发育和防御机制中发挥着重要作用。在油菜中,已有研究表明CPK(也称为CDPK)激酶能够调控WRKY转录因子编码基因WSR1的表达,进而调节活性氧(ROS)的稳态。WRKY结构域及其专一结合的序列通常存在于与抗病、损伤、衰老相关基因以及水杨酸诱导基因的上游调控区域。此外,WRKY基因还在果实成熟、种子表皮毛发育以及蔗糖和赤霉素信号传导等过程中表达。
尽管植物已经进化出复杂的调控机制来应对胁迫,但目前对植物响应高温胁迫反应的分子机制研究大多集中于拟南芥等模式生物。相比之下,对农作物(如玉米)抗逆分子机制的系统性研究却相对较少。与拟南芥相比,农作物具有更为复杂的生理结构和遗传背景,并可能通过额外的机制来响应高温胁迫。因此,探索不同作物物种的热应激反应基因和机制,对于提高作物的耐热性和产量具有重要意义。
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实现思路