使植物表現後天性高溫逆境耐受性狀的方法及其應用METHOD FOR ENHANCING THERMOTOLERANCE OF PLANT RELATING TO EXPORTIN1A AND GENETIC ENGINEERING APPLICATIONS THEREOF

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

13/050,971

專利證號

US 8,962,919 B2

專利獲證名稱

使植物表現後天性高溫逆境耐受性狀的方法及其應用METHOD FOR ENHANCING THERMOTOLERANCE OF PLANT RELATING TO EXPORTIN1A AND GENETIC ENGINEERING APPLICATIONS THEREOF

專利所屬機關 (申請機關)

國立中央大學

獲證日期

2015/02/24

技術說明

全球暖化讓農作物頻繁遭遇高溫之傷害。為了找出植物耐受高溫逆境之必要基因，以期運用於農作改良，我們用前向式遺傳學(forward genetics)的策略，從阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)篩選出一株對高溫逆境失去耐受性之突變株，取名為 hit2 (as heat intolerant 2 )。藉由遺傳定位的方式，確認其性狀是因為 EXPORTIN1A (XPO1A, At5g17020)基因發生由 G 變 A 之點突變。此突變造成其所編碼蛋白質之第364個氨基酸，由原先之 tryptophan (TGG) 變為不成熟之終止點 (TGA)。該基因之產物為一細胞核轉運接受器 (nuclear transport receptor)。該轉運接受器具有調節熱休克轉錄因子(heat shock factor)在細胞質與細胞核之不同空間中，動態濃度平衡之能力。而熱休克因子則會影響抗氧化基因之轉錄。過去的研究已證實，高溫逆境會造成植物細胞活性氧的過度產生，而光照則會加強化該活性氧的傷害。本研究結果顯示，黑暗中生長之hit2比在光照下生長之hit2植物，具有更佳之熱逆境耐受性。這些結果說明 HIT2 具有讓植物耐受因高溫所造成的氧化壓力。在阿拉伯芥中，還有另一個與 XPO1A胺基酸序列達 86%相同度的基因 XPO1B (At3g03110)。而在XPO1A單一基因突變下，即可造成 hit2對高溫過於敏感的性狀，意謂著在高溫環境下，阿拉伯芥中的 XPO1A和 XPO1B兩者的生理功能有所不同。XPO1A 對植物之正常生長為非必要，但對質物耐受高溫逆境則為絕對必要。 The Arabidopsis heat-intolerant 2 (hit2) mutant was isolated on the basis of its impaired ability to withstand moderate heat stress (37ºC). Additionally, hit2 was sensitive to methyl viologen-induced oxidative stress, and the survival of hit2 seedlings in response to heat stress was affected by light conditions. To determine the genetic mutation that underlies the hit2 thermosensitive phenotype, map based cloning procedure was employed to identify the hit2 locus. The mutated locus was located at the EXPORTIN1A (XPO1A) gene, which encodes a nuclear transport receptor. Two T-DNA insertion lines, xpo1a-1 and xpo1a-3, exhibited the same phenotypes as hit2. XPO1 interacts with leucine-rich NESs, which are found in certain plant heat stress transcription factors (HSFs), whose functions have been shown to be vital for plant stress tolerance. The finding of the specific and protective role of XPO1A provides a way to develop heat-tolerate crops in the future.

備註

本部(收文號1080048903)同意該校108年7月19日中大研產字第1081400892號函所報終止維護專利。

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