HaMYB62转录因子靶向结合Ha4CL2启动子在调控向日葵抗旱性中的应用

本发明涉及基因工程，特别是涉及hamyb62转录因子靶向结合

ha4cl2启动子在调控向日葵抗旱性中的应用。

背景技术：

1、干旱是一种主要的非生物胁迫因素，它严重制约着全球农业生产力，通过扰乱植物的水份平衡和关键生理过程，威胁着作物的生长、产量形成及品质稳定性。(fracasso etal., 2016 , tamburino et al., 2017)。向日葵（helianthus annuus l.）是全球第四大油料作物，因其广泛的生态适应性，在全球农业经济中占据着重要地位。尽管向日葵具有一定的耐旱性，但在灌浆期-这一决定产量的关键时期，它们对缺水极为敏感(shunwu etal., 2012)。在此阶段，干旱胁迫不仅会抑制叶片的光合作用，还会阻碍同化产物的源-库运输，从而严重影响种子重量和油分积累。仅依赖表型选择的传统育种策略不仅耗时，而且往往因抗旱性的复杂遗传结构而受阻。因此，全面了解向日葵在成熟期应对干旱胁迫的分子机制，对于识别优良遗传资源、加速抗旱品种的分子育种至关重要。

2、植物对干旱胁迫的响应是一种由多个基因调控的复杂数量性状，涉及信号感知、转录调控和代谢调节等多层次网络。生理学研究表明，在缺水条件下，由于活性氧（ros）的过量产生，植物会遭受严重的氧化应激。为了减轻氧化损伤并维持细胞膨压，植物会积累渗透保护剂并激活抗氧化酶系统。在分子水平上，干旱会触发复杂的信号级联反应，其中最显著的是脱落酸依赖性和非依赖性途径。这些通路随后激活了众多转录因子，如脱水蛋白、drebs、nacs和mybs，它们通过结合特定启动子区域来调控下游功能基因的表达。然而，大多数研究仅关注单层级分析或单独的基因功能。关于上游基因调控如何动态关联下游代谢表型的系统性理解，目前仍存在巨大缺口。

3、近年来，高通量组学技术彻底改变了我们对植物应激生物学的认识。虽然转录组学能全面反映基因表达状况，但由于转录后调控和复杂的代谢反馈调控，mrna的丰度并不总是与最终的表型结果直接相关。相反，代谢组学则能直接反映实际的生理状态。因此，转录组学与代谢组学的整合分析已成为一种强有力的策略。这种整合方法，尤其是结合共表达网络分析时，能够建立基因表达动态与代谢物积累之间的因果关系，从而为复杂的调控模块提供一个整体性的视角。

4、在向日葵中，适应干旱需要对代谢通路进行大规模重编程，以平衡生长与防御之间的权衡。碳氮（c/n）代谢是这一代谢转变的核心枢纽。在干旱期间，由于气孔关闭导致碳同化作用减弱，植物必须迅速重新平衡其碳氮比，拆解光合作用装置并调动替代能源。与此同时，苯丙烷类生物合成途径作为碳骨架的主要下游汇，生成类黄酮和木质素等次生代谢产物，这些物质对于清除活性氧及强化细胞壁至关重要。这些初级和次级代谢途径之间围绕碳前体展开的激烈相互作用与竞争，决定了植物的生存。此外，abc转运蛋白在这些次级代谢物和植物激素的跨膜重分配过程中发挥着至关重要的作用。然而，仍有几个关键问题尚未得到解答：在干旱耐受性各异的基因型中，这些相互关联的代谢途径是如何被差异性重构的？以及，哪些核心调控枢纽在主导这种系统性的代谢转变？

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了hamyb62转录因子靶向结合

ha4cl2启动子在调控向日葵抗旱性中的应用，本发明选取了两株抗旱表型差异显著的向日葵自交系：t265（耐旱）和z093（旱敏）。通过在关键的籽粒灌浆期进行田间实验以模拟干旱胁迫，利用rna测序（rna-seq）和广谱代谢组学技术，对叶片样本进行了多组学整合分析。本发明的具体目标包括：(1)系统性比较两种基因型的整体转录和代谢响应，以筛除基础应激反应并识别耐受性特异性标志；(2)阐明关键代谢枢纽中的差异调控模式，特别是苯丙烷类代谢与碳氮代谢之间的相互作用；(3)通过构建基因-代谢物共表达网络，识别核心候选基因。最后，通过实时定量逆转录聚合酶链反应（rt-qpcr）和病毒诱导基因沉默（vigs）技术，对筛选出的候选基因的表达模式及生物学功能进行了验证。本研发明旨在为向日葵抗旱的分子机制提供新的系统性见解，并为分子育种提供有价值且经过验证的目标基因。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了

ha4cl2基因在调控向日葵抗旱性中的应用。

4、优选的，过表达

ha4cl2基因正向调控向日葵抗旱性。

5、优选的，所述

ha4cl2基因通过调控向日葵结构防御和化学防御调控抗旱性。

6、优选的，所述结构防御包括诱导木质素积累；

7、所述化学防御包括提高过氧化物酶活性、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶。

8、本发明还提供了hamyb62转录因子靶向结合

ha4cl2启动子在调控向日葵抗旱性中的应用。

9、优选的，所述

ha4cl2启动子为

ha4cl2基因翻译起始位点上游2000bp序列。

10、优选的，所述hamyb62转录因子靶向结合

ha4cl2启动子通过协调苯丙烷类生物合成途径增强向日葵抗旱性。

11、本发明的有益效果：

12、在灌浆期遭受干旱胁迫会严重限制向日葵（helianthus annuus l.）的产量和品质。为了阐明干旱耐受性的分子机制，本发明对两个性状不同的向日葵自交系-t265耐旱和z093敏旱品种进行了生理学、转录组学和广泛靶向代谢组学的综合分析。生理学研究表明，在干旱条件下，t265表现出优异的渗透调节能力和强大的抗氧化防御能力。多组学整合分析揭示，t265采用了一种以优化淀粉向蔗糖的转化、增强氨基酸代谢以及全身性激活苯丙烷生物合成途径为特征的主动防御策略。值得注意的是，作为苯丙烷类代谢限速基因的

ha4cl2，在t265中表现出显著的干旱诱导上调。在t265中，病毒诱导的

ha4cl2基因沉默阻碍了木质素的沉积，并损害了活性氧清除系统，导致植株严重萎蔫，且氧化损伤加剧。此外，酵母单杂交实验表明，干旱诱导的转录因子hamyb62直接结合于

ha4cl2启动子，作为其假定的上游调控因子发挥作用。综上所述，本发明确定了hamyb62-ha4cl2调控模块是协调结构和化学防御的关键介导因子，为气候适应型向日葵的分子育种提供了宝贵的遗传靶标。

1.ha4cl2基因在调控向日葵抗旱性中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，过表达ha4cl2基因正向调控向日葵抗旱性。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述ha4cl2基因通过调控向日葵结构防御和化学防御调控抗旱性。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述结构防御包括诱导木质素积累；

5.hamyb62转录因子靶向结合ha4cl2启动子在调控向日葵抗旱性中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述ha4cl2启动子为ha4cl2基因翻译起始位点上游2000bp序列。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述hamyb62转录因子靶向结合ha4cl2启动子通过协调苯丙烷类生物合成途径增强向日葵抗旱性。