干性基因WOX14在控制植物芽再生中的应用

本发明属于植物生物，具体涉及干性基因wox14在促进植物芽再生中的应用。

背景技术：

1、组织培养是实现植物无性繁殖和大规模扩繁的常用植物生物技术手段之一。具体是，在无菌培养的条件下，通过调整培养基中的植物激素的种类、含量和配比，主要包括生长素类与细胞分裂素类，从而诱导合适的外植体形成胚性愈伤，并进一步经历愈伤增殖和分化等过程获取高质量的再生芽，再生芽在合适的生长调节剂，一般是高浓度细胞分类素的作用下实现生根、并最后通过练苗等步骤获取大量再生苗。获取高质量的再生芽是影响植物组培成败的关键环节。

2、组培常用的芽再生过程需要经历两个阶段：第一步在高浓度生长素的诱导下形成具有多潜能性的胚性愈伤，第二步愈伤在高浓度细胞分裂素的诱导启动芽再生。芽再生的过程与植物干细胞活性有关，但不同于茎尖分生组织发育和根尖分生组织发育，与植物种类、基因型、外植体类型、培养条件和生长调节剂等因素有关，但是具体的调控机制尚不清楚。对组培生产而言，研究促进芽再生的方法具有广阔的应用价值。

3、基因型是影响植物愈伤形成和芽再生的内在因素。发现调控植物芽再生的主效且功能保守的基因，并通过遗传工程操控基因的表达活性，是改良植物芽再生能力的可行性生物技术手段。

4、wuschel(wus)-related homeobox 14(wox14)属于同源异形框基因，维持拟南芥茎尖分生组织区的干细胞活性，wox14与它的同源基因wox4共同调控植物维管组织发育(etchells j p,provost c m,mishra l,et al.wox4 and wox14 act downstream of thepxy receptor kinase to regulate plant vascular proliferation independently ofany role in vascular organisation[j].development,2013,140(10):2224-2234.)。wox14还有哪些生理学功能，wox14是否有区别于其同源基因(比如wox4)的新功能，仍未见公开报道。

5、获取高质量的再生芽是影响植物组培成败的关键环节。即便尝试调整培养基中的植物激素的种类、含量和配比等因子，某些植物仍很难再生芽。对组培生产而言，研究影响芽再生的调控机制，发现调控基因，从而借助基因工程手段提高芽再生的能力，具有广阔的应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供干性基因wox14在控制植物芽再生中的应用。

2、本发明发现与野生型相比，wox14超表达植株的下胚轴外植体在芽诱导培养基(shoot-induction medium,sim)上形成的再生芽数目明显增多，表明wox14是控制拟南芥芽再生的正调控因子。

3、本发明发现，与野生型相比，wox14超表达植株的愈伤在不含有细胞分裂素的培养基上可以形成再生芽，表明wox14可以通过不依赖于细胞分裂素的途径促进拟南芥芽再生。wox14的同源基因wox4的超表达或突变体植物的再生芽表型与野生型相比并无差异，说明wox14促进拟南芥芽再生的功能是特异的。

4、本发明发现wox14编码基因的缺失导致拟南芥下胚轴外植体在芽诱导培养基(shoot-induction medium,sim)上形成的再生芽数目显著减少，进一步在遗传学水平支持上述结论，即wox14是控制拟南芥芽再生的正调控因子。

5、基于以上发现，本发明提供干性基因wox14在控制植物芽再生中的应用。所述的干性基因wox14编码的wox14蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示。所述的控制植物芽再生为提高或降低植物在组织培养中的芽再生能力。

6、在一些实施方案中，可通过基因编辑敲入或转基因超量表达wox14基因，以达到增强基因表达活性的目的，提高植物在组织培养中的芽再生能力。

7、在一些实施方案中，可通过基因编辑或其他基因突变的方法敲除wox14基因，以达到抑制基因表达活性的目的，降低植物在组织培养中的芽再生能力。

8、在一些实施方案中，所述的干性基因wox14的核苷酸序列如seq id no.2所示。

9、在一些实施方案中，上述植物为含有干性基因wox14或其同源基因的植物。

10、在一些实施方案中，所述的植物为拟南芥。

11、本发明的优点在于：

12、(1)本发明发现了在高等植物普遍保守的同源异形框基因wox14促进植物芽再生的新功能。

13、(2)wox14促进植物芽再生的功能，是异于其同源基因的特异性功能。

14、(3)当前植物基因编辑技术的日趋成熟，越来越多的植物基因组被测序，使得在不同植物中敲除、敲入或者超表达基因变得可行。敲入或超表达wox14，将显著提高植物组培过程中芽再生的能力，这个应用对那些愈伤难以再生芽的植物而言尤为重要。

技术特征：

1.干性基因wox14在控制植物芽再生中的应用，其特征在于：所述的干性基因wox14编码的wox14蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示；所述的控制植物芽再生为提高或降低植物在组织培养中的芽再生能力。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：通过增强干性基因wox14表达活性提高植物在组织培养过程中的芽再生能力。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：通过抑制干性基因wox14表达活性降低植物在组织培养中的芽再生能力。

4.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于：所述的植物为含有干性基因wox14或其同源基因的植物。

5.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于：所述的植物为拟南芥。

6.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于：所述的干性基因wox14的核苷酸序列如seq id no.2所示。

技术总结
本发明公开了干性基因WOX14在促进植物芽再生中的应用，属于植物生物技术领域。本发明发现了干性基因WOX14具有控制植物芽再生的应用，可借助基因工程手段通过基因编辑或超量表达使干性基因WOX14过量表达，提高植物组织培养中的芽再生能力，也可通过敲除干性基因WOX14降低植物在组织培养中的芽再生能力。

技术研发人员：王国栋,张勇洪,李琛,郑兰兰,王京,王雪宁
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11