牡丹PsMYB12转录因子及其编码基因与应用制造技术

技术编号:17767680 阅读:58 留言:0更新日期:2018-04-21 21:17
本发明专利技术公开了牡丹PsMYB12转录因子及其编码基因与应用。本发明专利技术所提供的牡丹PsMYB12转录因子,是如下a)或b)的蛋白质:a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与牡丹色斑形成和/或花青苷合成相关的由a)衍生的蛋白质。通过VIGS沉默和异源过量转化分析,结果表明其可以调控花青苷合成途径中的关键酶基因表达。推测其在牡丹花斑中花青苷的合成和积累及色斑的形成中具有重要作用。本发明专利技术是首次克隆斑中特异表达基因并验证其功能,为斑色形成的分子机制奠定了基础,为深入解析牡丹花类黄酮合成与调控提供了技术依据和思路。

【技术实现步骤摘要】
牡丹PsMYB12转录因子及其编码基因与应用
本专利技术涉及生物
,尤其涉及牡丹PsMYB12转录因子及其编码基因与应用。
技术介绍
牡丹(PaeoniasuffruticosaAndrews)为芍药科(Paeoniaceae)、芍药属(Paeonia)牡丹组(Sec.MoutanDC)落叶亚灌木,因其花雍容华贵的姿态和丰富的色彩而成为中国的传统名花,在中国乃至世界花卉发展史上占有非常重要的地位。按传统的色系来划分,牡丹花色大致可分为红、粉、紫、白、黄、黑、绿、蓝、复色9大色系。牡丹花瓣基部的色斑是其重要的特色之一,除了极具观赏价值外,色斑已成为牡丹品种群分类和进化研究的重要依据。值得一提的是其野生种中的紫斑牡丹(P.rockii)和部分滇牡丹(P.delayvaii),以及相当一部分栽培品种(中原、日本和欧美品种群)的花瓣基部带有明显的色斑。西北牡丹品种斑色更加丰富,已见到黑、黑紫、棕红、紫红色等不同的色斑。关于牡丹花斑呈色的化学基础研究的较深入。已有研究发现,西北牡丹多数品种花瓣的非斑部分花青素苷由Pn3G5G、Cy3G5G和Cy3G组成,Pn3G含量很低,几乎不含Pg型色素;Cy型色素在花瓣基部大量合成,推断Cy的糖苷化、甲基化、高含量及其在花瓣基部生成,是引起西北品种群具有紫斑这一特征的重要原因。Zhangetal.(2007)(ZhangJJ,WangLS,ShuQY,LiuZA,LiCH,ZhangJ,WeiXL,TianDK(2007)Comparisonofanthocyaninsinnon-blotchesandblotchesofthepetalsofXibeitreepeony.SciHortic114,104-111.)利用高效液相色谱技术分析了35个西北牡丹品种非斑与斑部的花青苷组成,斑与非斑中的花青苷种类相同,均检测出6种花青苷,分别是Pn3G5G、Pn3G、Cy3G5G、Cy3G、Pg3G5G和Pg3G;但色素的含量有较大差别,斑中的色素含量明显高于非斑;斑中以Cy型糖苷为主要成分,以3G型色素为主;非斑中以Pn型糖苷为主要成分,以3G5G型色素为主。Cy型色素在牡丹花瓣基部大量合成,导致了斑色的形成。此外,赵娜和袁涛(2013)(赵娜,袁涛.西北牡丹品种瓣基色斑形态的初步研究(2013)中国农学通报29:192-197)对西北牡丹品种花瓣基部色斑形态进行了初步研究,包括色斑的颜色、位置、大小和形状等方面,为研究牡丹斑色形成的机制提供了形态学依据。牡丹斑色形成的分子机制研究仅有少量报道,对牡丹带紫斑品种‘Jinrong’转录组序列分析,获得了1573个斑与非斑中差异表达的基因,紫色斑中有933个上调表达基因,640个下调表达的基因,对其中花青素合成途径中的酶基因的在斑与非斑中表达进行荧光定量分析,结果表明PsCHS、PsF3'H、PsDFR和PsANS在斑中的表达显著高于非斑,推测这四个基因共同高表达导致斑色的形成。此外,对紫斑牡丹和‘凤丹’及其杂交种F1代花瓣转录组分析,推测CHS、DFR、ANS和GST可能在紫斑牡丹斑色形成中具有重要作用,2个R2R3-MYB通过调控CHS、ANS和GST调控斑色的形成,但均缺乏试验证据。对斑色形成的基因尚未开展功能鉴定和研究,尤其是调控斑色形成的调控因子MYB家族基因未见报道。根据重复MYB结构域的数量将其家族分为4类即1R-MYB、R2R3-MYB、3R-MYB和4R-MYB,其中R2R3-MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,被证实广泛参与植物次生代谢、激素和环境因子的应答并对植物的生长发育及抗逆应答等具有重要调节作用;也是目前发现的参与调控花青苷合成及植物色斑形成相关的主要的调控因子。MYB转录因子对花青素合成相关酶基因的调控具有组织特异性;一个MYB调控因子可以调控多个花青素合成途径中的酶基因,而某个花青素合成途径中的酶基因也可能受多个MYB调控因子的调控;MYB类调控因子对花青素合成多数是正调控,偶尔也有负调控;既可以和bHLH与WDR类转录因子共同作用形成MBW复合体来调控基因的表达,也可以单独进行调控。
技术实现思路
为了弥补以上领域的不足,本专利技术提供了牡丹MYB转录因子,名称为PsMYB12,来源于牡丹品种‘青海湖银波’(Paeoniasuffruticosa‘Qinghaihuyinbo’)。本专利技术所提供的牡丹转录因子PsMYB12,是如下a)或b)的蛋白质:a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与牡丹色斑形成和/或花青苷合成相关的由a)衍生的蛋白质。所述蛋白的编码基因也属于本专利技术的保护范围。所述编码基因为如下1)或2)或3)或4)所示:1)其核苷酸序列是序列表中序列2所示DNA分子;2)其核苷酸序列是序列表中序列3所示DNA分子;3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA分子杂交的DNA分子;4)与1)或2)或3)限定的DNA分子具有90%以上的同源性的DNA分子。含有所述编码基因的表达盒、重组表达载体、转基因细胞系或重组菌也属于本专利技术的保护范围。本专利技术还提供了一种制备转基因植物的方法,包括如下步骤:将所述的编码基因导入出发植物中,得到转基因植物;与出发植物相比,转基因植物的花瓣颜色改变和/或花瓣中类黄酮合成途径相关基因的表达量发生改变。所述编码基因是通过重组表达载体导入的,所述重组表达载体是将所述编码基因插入出发载体pCXSN(T-载体)的多克隆位点得到的;所述出发植物为对照烟草;所述转基因植物为转基因烟草。所述转基因烟草与对照烟草相比,花瓣颜色变深;所述转基因烟草与对照烟草相比,花瓣中类黄酮合成途径相关基因NtCHS和/或NtDFR和/或NtANS的表达量提高。鉴定牡丹类黄酮合成途径相关基因的VIGS沉默体系也属于本专利技术的保护范围。鉴定牡丹类黄酮合成途径相关基因的VIGS沉默体系,包含:在VIGS沉默载体上插入目的基因得到的重组载体;所述目的基因为序列表中序列2所示核苷酸序列和/或序列表中序列3所示核苷酸序列。所述VIGS沉默载体为烟草脆裂病毒TRV2载体;所述牡丹类黄酮合成途径相关基因为PsCHS和/或PsCHI和/或PsF3H和/或PsF3'H和/或PsFLS和/或PsANS和/或PsWD40和/或bHLH。所述蛋白或所述编码基因在调控花青苷合成中的应用也属于本专利技术的保护范围。本专利技术从紫斑牡丹品种‘青海湖银波’花瓣转录组中得到了一个MYB家族基因的一部分序列,根据RACE技术克隆得到了全长命名为PsMYB12,并通过荧光定量分析,此基因在牡丹斑中特异表达,在S2期表达量最高。将其构建真核表达载体,转化烟草,可以激活烟草中NtCHS、NtDFR和NtANS表达量,并提高烟草花瓣中花青苷含量,转基因烟草花瓣出现花色素不均匀分布。利用病毒介导的基因沉默PsMYB12,可以降低类黄酮合成途径中关键酶基因包括PsCHS、PsCHI和PsANS等。由此证明该基因在牡丹花斑的形成中具有重要的作用。牡丹花斑中特异表达的PsMYB12属于R2R3-MYB家族基因,其ORF长834bp,推测编码278aa,与本文档来自技高网
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牡丹PsMYB12转录因子及其编码基因与应用

【技术保护点】
一种蛋白,是如下a)或b)的蛋白质:a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与牡丹色斑形成和/或花青苷合成相关的由a)衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白,是如下a)或b)的蛋白质:a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与牡丹色斑形成和/或花青苷合成相关的由a)衍生的蛋白质。2.权利要求1所述蛋白的编码基因。3.根据权利要求2所述的编码基因,其特征在于:所述编码基因为如下1)或2)或3)或4)所示:1)其核苷酸序列是序列表中序列2所示DNA分子;2)其核苷酸序列是序列表中序列3所示DNA分子;3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA分子杂交的DNA分子;4)与1)或2)或3)限定的DNA分子具有90%以上的同源性的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述编码基因的表达盒、重组表达载体、转基因细胞系或重组菌。5.一种制备转基因植物的方法,包括如下步骤:将权利要求2或3所述的编码基因导入出发植物中,得到转基因植物;与出发植物相比,转基因植物的花瓣颜色改变和/或花瓣中类黄酮合成途径相关基因的表达量发生改变。6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述编码基因是通...

【专利技术属性】
技术研发人员:舒庆艳朱瑾刘政安王亮生
申请(专利权)人:中国科学院植物研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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