干扰黄色色素表达同时超量表达番茄红素在制备红色花瓣芸薹属植物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了干扰黄色色素表达同时超量表达番茄红素在制备红色花瓣芸薹属植物中的应用，具体是干扰LCYB、LCYE、MYB12和MYB111基因表达同时超量表达CRTISO基因，还公开了干扰LCYB、LCYE、MYB12和MYB111基因表达类胡萝卜素异构酶CRTISO的植物表达载体及该植物表达载体的制备方法，通过干扰LCYB、LCYE、MYB12和MYB111基因表达抑制黄色类胡萝卜素和黄酮醇的生物合成，超量表达类胡萝卜素异构酶CRTISO促进番茄红素积累，因而使花瓣显红色，成功制备了花瓣显红色的芸薹属植物，丰富了芸薹属植物的花色。

【技术实现步骤摘要】
干扰黄色色素表达同时超量表达番茄红素在制备红色花瓣芸薹属植物中的应用
本专利技术属于基因工程领域，具体涉及干扰LCYB、LCYE、MYB12和MYB111基因表达同时超量表达CRTISO基因在制备红色花瓣芸薹属植物品种中的应用。
技术介绍
油菜是重要的油料作物，栽培历史悠久、经济价值高、用途广泛、适应性强，是我国的第一大油料作物，也是世界性的重要油料作物。物种分类学上，油菜由芸薹属的)三个物种构成，分别为甘蓝型油菜(Brassicanapus，2n＝38，AACC)、白菜型油菜(Brassicarapassp.oleiferasyn.B.campestris，2n＝20，AA)、芥菜型油菜(Brassicajuncea，2n＝36，AABB)。甘蓝型油菜油菜是由白菜(Brassicarapa)与甘蓝(Brassicaoleracea，2n＝18,CC)通过自然种间杂交后双二倍化进化而来的一种复合种，虽然栽培历史仅有几百年，但由于其生长势强，丰产性高，已占世界及我国油菜种植面积90％的以上。白菜型油菜是芸薹属最早被驯化的物种之一，原产于我国西北地区的大白菜演化而来，世界范围内有广泛的分布面积和悠久的栽培历史。芥菜型油菜是由白菜与黑芥(Brassicanigra，2n＝16,BB)天然杂交后再自然加倍形成的双二倍体复合种，中国是其原始起源与分化中心，种植范围遍布世界。随着经济水平的持续发展和社会现代化程度的不断提升，大众对生活品味的追求也与日俱增，不仅传统的名山大川式的旅游越来越火，田园休闲观光产业的发展也很迅速。油菜大面积生产上形成金黄色花的海洋，是越来越重要的田园生态旅游资源。油菜花观赏的时间为每年的十二月底到来年夏季。每个地方因为种植的时间略有不同，花期会有一点差异。在我国已形成几十个知名油菜花观赏地区，油菜花开时，竞相怒放、流金溢彩、绵延数十里，好似金浪滔滔的海洋。自然界花卉颜色虽然种类繁多，但除芥蓝(B.oleraceavar.alboglabra)的花瓣是乳白色以外，芸薹属植物的花瓣普遍为黄色系列，商业油菜品种全是黄色花瓣，过于单调。随着油菜花色田园生态观光产业的迅猛发展，迫切需要多姿多彩的花色性状，使之还可以开出红色、蓝色等，在不影响油菜菜籽的出油率和其他传统用途之外，增加其赏花价值，助推生态观光旅游。此外，特定的花色还是油菜育种界渴望的选择标记性状，而且花色的非黄色化还有助于减少露尾甲等虫害。因此，需要解析油菜花色性状的分子机理，并开展新花色的分子育种。萝卜(Raphanussativus)属于萝卜属，近年来的分子证据表明萝卜与白菜、甘蓝、甘蓝型油菜的距离甚至远小于黑芥与它们的距离，意思是说萝卜与芸薹属核心物种的距离小于芸薹属内部的种间距离。但另一方面，萝卜能开出红色系的花色，而芸薹属和众多近缘属(如白芥属)则只能开出黄色系的花。这是一个奇怪的现象，因此开展芸薹属与萝卜花色性状的比较研究，不仅是这些生物花色性状基础研究的需要，也可为油菜等芸薹属植物花色性状的遗传改良提供指导。重要观花植物的花色分子机理和分子育种已取得显著进展，为研究其它植物花色机理和开展分子育种提供了重要参考。研究发现，花色主要由类黄酮(flavonoids)和类胡萝卜素(carotenoids)两大类色素决定。类黄酮是最见的花色素，贡献黄色、橙色、红色到紫色的一系列色系。类黄酮为水溶性物质，具有一个C15骨架，按结构主要分为9类：查尔酮(chalcones)、橙酮(aurones)、异黄酮(isoflavonoids)、黄酮(flavones)、黄酮醇(flavonols)、黄烷双醇(flavandiols)、花色苷(anthocyanins)、缩合单宁(condensedtannins，即原花青素，proanthocyanins)和鞣酐(phlobaphenes)，它们中对植物着色贡献最大的是花色苷、黄酮醇、查尔酮和橙酮。其中花色苷是最大的一类黄酮物质，为花朵或其它组织贡献品红、红色、紫色、蓝色等色调，积累于细胞的液泡或色素细胞中，黄色色调则由查尔酮、橙酮、黄酮醇、黄酮提供。矮牵牛、玉米、金鱼草、拟南芥等植物中的类黄酮生物合成途径已被充分解析。它是公共体丙烷生物合成途径下游的一个重要分支途径，苯丙烷途径通过其它分支途径合成木质素、芪类、香豆素、植保素等多种次生物质。类黄酮途径的第一步是由查酮合酶(CHS)催化1分子p-香豆酰-CoA与3分子丙二酰-CoA缩合形成浅黄色的4,2’,4’,6’-四羟基查尔酮。花色苷配基如天竺葵素、矢车菊素、飞燕草素等是以查尔酮为底物，经羟化、还原、氧化、侧基修饰等几步酶的催化反应而形成，依次涉及CHI(查尔酮异构酶)、F3H(黄烷酮3-羟化酶)、F3’H(类黄酮3’-羟化酶)、F3’5’H(类黄酮3’,5’-羟化酶)、DFR/FNR(二氢黄酮醇4-还原酶/黄烷酮4-还原酶)、ANS(花青素合成酶)等。由F3’H和F3’5’H决定的花青素(anthocyanidins)的B-环上的羟基越多，则颜色越偏向蓝色。通常情况下，查尔酮和花青素被进一步修饰，如糖基化(糖基转移酶，GT)、甲基化(甲基转移酶，MT)、酰基化(酰基转移酶，AT)，然后转运(谷胱甘肽S-转移酶，GST)到液泡中贮存。在黄色金鱼草花的液泡中，查尔酮4’-O-葡萄糖苷被金鱼草素合成酶(AS)转变成亮黄色的金鱼草素(6-O-葡萄糖苷)。艳桐草等植物的橙色至红色花朵中，黄烷酮经过几步反应而合成3-脱氧花色苷。此外，黄酮和黄酮醇也对花色起一定贡献，它们为无色或浅黄色，可通过所谓共色作用来促进蓝色花色苷的形成和稳定。黄酮和黄酮醇分别是以黄烷酮和二氢黄酮醇为底物，在黄酮合酶(FNS)和黄酮醇合酶(FLS)的催化下合成的。除花青素外，黄酮醇、查尔酮等其它类黄酮物质也可能涉及糖基化等修饰。模式生物的研究表明，类黄酮途径结构基因的表达是被一个由R2R3-MYB(PAP、PFG、TT2等)、碱性螺旋-环-螺旋(basichelix-loop-helix，bHLH，有TT8、GL3、EGL3等)和WD40重复(WDR，有TTG1等)形成的转录因子复合物所调控的，该三元复合物调控了观花植物金鱼草、矮牵牛、牵牛花、非洲菊和龙胆花的花瓣中花色苷着色的过程，调控行为受器官、组织等体内信号和光、紫外线等外部信号所影响。拟南芥的研究表明，黄色调的黄酮醇(苷)生物合成途径的表达则由PFG基因特异调控，其中成员MYB11、MYB12、MYB111在器官特异性上发生明显分工。类胡萝卜素(carotenoids)是脂溶性的红色、橙色和黄色色素，嵌合在叶绿体和有色体的膜中。类胡萝卜素是C40-四萜类化合物，由C5-异戊二烯基础单元合成而来，植物、真菌、藻类和细菌均可合成，动物虽不能合成，但可从食物中摄入并用作色素和维生素A的前体物。类胡萝卜素为许多花色贡献了黄色色系，并单独或与花色苷一道为玫瑰、菊花等一些植物的花瓣贡献了橙/红、黄褐色和褐色色调。迄今，植物类胡萝卜素生物合成途径的几乎全部关键酶基因已被克隆和鉴定，整个途径起始于质体中的C5的异戊二烯焦磷酸(isopentenylpyrophosphate，IPP)单元，据认为该途径的有关酶之间形成复合物并结本文档来自技高网...

【技术保护点】
干扰芸薹属植物花瓣中β‑环化酶基因LCYB、ε‑环化酶基因LCYE、MYB12和MYB111基因表达同时超量表达类胡萝卜素异构酶CRTISO基因在制备花瓣呈红色的芸薹属植物品种中的应用。

【技术特征摘要】
1.制备花瓣呈红色的芸薹属植物品种的方法，其特征在于：通过干扰芸薹属植物花瓣中β-环化酶基因LCYB、ε-环化酶基因LCYE、MYB12和MYB111基因表达同时超量表达类胡萝卜素异构酶CRTISO基因，其中用于干扰芸薹属植物花瓣中β-环化酶基因LCYB、ε-环化酶基因LCYE、MYB12和MYB111基因表达的序列如SEQIDNO.2所示，用于超量表达类胡萝卜素异构酶CRTISO基因的序列如SEQIDNO.3所示。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：用于干扰芸薹属植物花瓣中β-环化酶基因LCYB、ε-环化酶基因LCYE、MYB12和MYB111基因表达的序列由拟南芥花瓣特异启动子PAtAP3介导表达，所述花瓣特异启动子PAtAP3的核苷酸序列如SEQIDNO.1第267位至第1044位所示。3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于：所述芸薹属植物为甘蓝型油菜（Brassicanapus）。4.干扰芸薹属植物花瓣中β-环化酶基因LCYB、ε-环化酶基因LCYE、MYB12和MYB111基因表达同时超量表达类胡萝卜素异构酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴友荣，刘雪，董博，刘欢，钱伟，李加纳，金筱耘，薛雨飞，谌利，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85