本技术揭示了胡杨PeGRF9基因及其在调控植物叶形方面的应用,属于植物基因工程领域。该基因的核苷酸序列详细记录于SEQ ID NO:1,其编码的蛋白质在植物叶形发育中发挥关键作用,为植物形态改良提供了新的分子工具。
背景技术
植物叶片是植物地上部分重要的营养器官之一,同时也是植物和外界环境进行物质交换的重要场所,叶片可以通过光合作用进行有机物的合成、通过呼吸作用完成有机物的分解,还能贮藏一部分营养物质,另外植物叶片可以进行蒸腾作用,使得叶片温度降低,避免高温损害叶片细胞,部分叶片还有繁殖的作用,自然界中大多数植物的同一植物上叶的形态基本一致。随着全球气候和环境的变化,一些植物在漫长的进化中通过改变自身的器官结构来适应周围的变化,比如植物叶片形态发生明显的改变,使得在同一植株上形成了不同形态的叶片,这种现象被称为植物的异形叶性,这些不同形态的叶片称为异形叶,异形叶发生的现象,从水生蕨类到被子植物都普遍存在。尤其生活在水、陆两个不同生境下的植物,如水生植物小红莓为了适应不同的环境,水下的叶片通常为丝状和线形,并且叶片相对较薄,而陆生叶暴露在空气中,气孔和维管束相对发达,陆生植物臭柏在早期幼苗阶段只有针状叶,而在成熟个体上则同时存在针叶和磷叶两种叶形,并且不同的叶形的分布和植株的树龄有关,在植物的发展过程中,叶片的变化非常灵活,但其相关变化机制尚不清楚。
生长调节因子(Growth-regulating factors,GRFs)是植物中特有的一类转录因子,GRFs在草本植物叶片发育调控机制方面的研究较为详尽,多数GRFs通过正向调控细胞增殖和扩张影响叶片大小,GRFs是叶片生长的几个重要调节因子之一,有调控叶器官细胞增殖的作用,与野生型植株相比,过表达AtGRF1和AtGRF2基因的拟南芥细胞增殖增加,叶片和子叶增大,当AtGRF5基因过表达时,叶原基细胞增殖增强导致叶片变大;反之则由于细胞数量减少呈现窄叶表型,已有研究发现AtGRF4与AtGRF1/2/3基因在表达模式和推断的氨基酸序列相似,GRF4的T-DNA插入突变体与grf1/2/3突变体杂交构建的四重突变体产生幼苗的叶片更小,这表明AtGRF4在调控拟南芥叶片发育方面发挥重要作用。
胡杨(Populus euphraticaOliv.)是荒漠地区特有的珍稀树种,具有耐寒、耐旱、耐盐碱等生态学特性,研究表明,胡杨具有异形叶性,从幼株到成株的不同发育阶段依次出现条形叶(Li)、披针形叶(La)、卵形叶(Ov)、阔卵形叶(Bo)。胡杨异形叶是长期对环境干旱胁迫所形成的适应性进化的结果,具有重要的生态学意义,目前还没有能有效分析植物叶形发育变化机制的方法。因此,本发明提出一种胡杨PeGRF9基因及其在植物叶形调控中的应用以解决现有技术中存在的问题。
实现思路