小麦microRNA408及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了小麦microRNA408及其编码基因与应用。本发明专利技术提供了一种microRNA，是如下1)或2)：1)序列表中序列2所示的RNA；2)将序列表中序列2所示的核苷酸序列经过一个或几个核苷酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物开花相关的由序列2衍生的RNA。本发明专利技术的实验证明，本发明专利技术通过克隆TamiR408基因，发现利用该基因所得的转基因农作物具有抽穗时间提前、株型改变等表型。本发明专利技术要解决的技术问题是在小麦中过表达TamiR408基因，改良小麦成熟期和株型等农艺性状，明确其在农业生产中的应用，挖掘其潜在的经济价值和社会价值。

【技术实现步骤摘要】
小麦microRNA408及其编码基因与应用
本专利技术涉及基因工程领域，尤其涉及小麦microRNA408及其编码基因与应用。
技术介绍
microRNA(简称miRNA)是一类内源、非编码的小分子RNA，通过对靶基因mRNA的降解或翻译的抑制来调控遗传信息的传递(CarringtonandAmbros,2003)。据统计，约有1％的miRNA存在于真核生物的基因组中，负责调控约10-30％的基因(Cuietal.,2006)。在植物中，研究发现miRNA基因常位于编码基因之间，通过靶基因mRNA来调节植物生长发育、激素响应、生长时期转换、抗逆抗病等，对植物生长发育具有重要的调控作用(Rubio-Somozaetal.,2011)，例如：叶和花的发育(Kidneretal.,2010)、花器官的形成(Chenetal.,2004)、生殖细胞代谢(Allenetal.,2005)、茎端分生组织的发育(Haoetal.,2011)等。同时，miRNA能够响应外界胁迫(Kruszkaetal.,2012)，包括干旱胁迫(Zengetal.,2010)、温度胁迫(Barakatetal.,2012)、盐胁迫(Frazieretal.,2011)、氧化胁迫(Sunkaretal.,2006)和紫外胁迫(Weietal.,2009)等，调节植物体内的miRNA种类和数量随环境的变化而发生变化(周婧，2010)。miR408是一段21个核苷酸组成的miRNA分子(王波，2006)，是植物中高度保守的32个miRNAs之一(李培旺，2007；魏强，2013)。目前，已在33个物种中发现miR408基因，包括拟南芥、水稻、白杨属、苜蓿物种中各1个，松柏类的1个物种，苔藓类2个物种(魏强，2013)，另外还包括其他一些不常见物种。有报道表明，5个保守的miRNAs：miR159、miR164、miR167、miR171和miR444在植物的激素信号调节中起作用(Reinhartetal.，2002；Guoetal.，2005)，miR159a通过MYB转录因子作用于GA和ABA信号系统(Achardetal.，2004；Schwabetal.，2005)，miR164a和miR167a则分别通过转录ARFs和NAC来控制生长素信号系统(Rhoadesetal.，2002)；miR171和miR444控制的则是花的形态和发育，其作用机制是分别调控转录因子SCL和MADSbox(Rhoadesetal.，2002；Langetal.，2011；Zhangetal.，2006)。关于miR408靶基因的功能认知基本是一致的。miR408保守的靶基因是铜离子结合蛋白(马圣运，2012)、Laccase(Abdel-GhanyandPilon,2008)和plantacyanins(Weigeletal.,2003；Abdel-GhanyandPilon,2008；Trindadeetal.,2010)。第一类：铜离子结合蛋白在拟南芥、苜蓿、水稻和白杨属中均已得到证实，主要是维持植物体内铜的稳态；第二类：目前在拟南芥中发现的基因较多，如LAC3，LAC12和LAC13，除了维持铜的稳态外，还可以参与干旱胁迫和植物细胞壁的生物合成；第三类：质体蓝素家族的一种蓝铜结合蛋白，主要是参与植物的生殖发育。在拟南芥中，预测到miR408的靶基因是铜类蛋白的转录因子plantacyanins和laccases，确认LAC3，LAC12和LAC13是靶基因(Abdel-GhanyandPilon,2008)。在小麦miRNA的研究中，高通量测序是一种高效快速的方法。2013年，Meng等人对小麦谷粒中的miRNA进行了研究，发现了605个保守的miRNA以及268个新的miRNA。其中104个miRNA参与对谷粒饱满度的调控，miRNA在调控谷粒的产量以及面粉的质量上发挥了极为重要的作用(Mengetal.,2013)。Bharati等人在小麦miRNA研究中，得到4677个miRNA，分别属于50个miRNA家族，其中有5个响应非生物胁迫的miRNA被发现，分别是：Ta-miR5653，Ta-miR855，Ta-miR819k，Ta-miR3708和Ta-miR5156。其中有四个先前就被预测得到的四个miRNA：Ta-miR1122，miR1117，Ta-miR1134andTa-miR1133也被预测到，它们的靶基因是参与泛素转运的蛋白(Pandeyetal.,2013)。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种microRNA。本专利技术提供的microRNA，其为microRNA408，是如下1)或2)：1)序列表中序列2所示的RNA；2)将序列表中序列2所示的核苷酸序列经过一个或几个核苷酸的取代和/或缺失和/或添加且与植物开花相关的由序列2衍生的RNA。上述一个或几个核苷酸的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个核苷酸的取代和/或缺失和/或添加。编码上述microRNA的DNA分子也是本专利技术保护的范围。上述DNA分子是如下1)-3)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码与植物开花相关RNA的DNA分子；3)与1)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码与植物开花时间相关RNA的DNA分子。上述严格条件可为在6×SSC，0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC，0.1％SDS和1×SSC，0.1％SDS各洗膜一次。含有上述DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也是本专利技术保护的范围。转基因细胞不包括植物繁殖材料。上述重组载体为将上述DNA分子插入表达载体中，得到表达上述microRNA的重组载体。在本专利技术的实施例中，表达载体为pZP211::UBI。上述重组载体为将序列表中序列1所示的核苷酸替换pZP211::UBI载体的BamHⅠ与KpnⅠ酶切识别位点间的DNA片段得到的质粒，命名为pZP211UBI::TamiR408，为表达miR408的重组载体。扩增上述DNA分子全长或其任意片段的引物对也是本专利技术保护的范围。上述引物对具体为如下：上游引物(TaMIR408-F)：5′-CTGGATCCGAGAGAAAGAGAGTTGATTTTGTGAG-3′(序列3)；下游引物(TaMIR408-R)：5′-TTGGTACCCTATAACAGGGGCAGAAAATGG-3′(序列4)。上述microRNA、上述DNA分子或上述重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在调节植物开花时间和/或改变植物株型中的应用也是本专利技术保护的范围；所述调节植物开花时间具体体现在抽穗时间提前和/或提高FT基因表达量；所述改变植物株型具体体现在增加旗叶夹角、增加株高、增加节间距和/或提高叶绿素含量；所述植物为双子叶植物或单子叶植物，所述单子叶植物具体为小麦。本专利技术的另一个目的是提供一种培育转基因植物的方法。本专利技术提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种microRNA，是如下1)或2)：1)序列表中序列2所示的RNA；2)将序列表中序列2所示的核苷酸序列经过一个或几个核苷酸的取代和/或缺失和/或添加且与植物开花相关的由序列2衍生的RNA。

【技术特征摘要】
1.microRNA、编码所述microRNA的DNA分子或含有所述DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在调节小麦开花时间和/或改变小麦株型中的应用；所述调节小麦开花时间具体体现在抽穗时间提前和/或提高FT基因表达量；所述改变小麦株型具体体现在增加旗叶夹角、增加株高、增加节间距和/或提高叶绿素含量；所述microRNA，是如序列表中序列2所示的RNA。2.一种培育转基因植物的方法，为将权利要求1中的所述编码所述microRNA的DNA分子导入目的植物，获得转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪省，赵翔宇，吴吉云，陈祥彬，别晓敏，洪坡，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37