本发明专利技术属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种全面下调棉花番茄红素环化酶(Lyc)基因的表达载体及其应用。本发明专利技术的技术方案是分别从5对棉花Lyc基因中选取一段编码序列串联构建RNAi元件，通过转基因方法在棉花中转录该元件，最终达到同时下调5对Lyc基因和调控棉花体内类胡萝卜素合成的目的。本发明专利技术的RNAi元件及载体可用于调控棉花类胡萝卜素含量和种类。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程
，具体涉及一种能全面下调棉花番茄红素环化酶基因，调节棉花类胡萝卜素合成的表达载体及其应用。
技术介绍
类胡萝卜素是普遍存在于植物、动物和微生物中的一类含40个碳原子骨架的萜类物质。由于含有共轭双键，类胡萝卜素一般呈现黄色和红色，是植物重要的光合色素和光保护剂，同时也是植物果实、花等的主要成色因子。前人研究表明，利用基因工程技术在植物中调控类胡萝卜素合成酶基因的表达，可以改变类胡萝卜素途径的流向，有目的地改变植物体内类胡萝卜素的最终含量和成分，进而达到改良作物色彩和营养品质的目的。如在水稻胚乳、油菜种子和马铃薯块茎中上调类胡萝卜素合成酶基因，成功提高了这些农产品的β-胡萝卜素水平和营养品质1～4。棉花是世界上需求量最大的天然纤维作物，同时也是重要的油料作物。利用基因工程技术改变棉花组织(如种子和纤维)中的类胡萝卜素合成，是棉花纤维色彩和棉籽营养品质改良重要手段，具有广阔的应用前景。番茄红素是类胡萝卜素途径中合成的第一个红色色素，是成熟番茄、芒果等的主要色素。同时番茄红素是类胡萝卜素的重要中间产物，番茄红素在番茄红素环化酶(Lyc)的催化下分子末端发生环化，进而合成各种类胡萝卜素(如叶黄素、β-胡萝卜素等)。理论上，下调Lyc基因的表达可以抑制或阻断番茄红素转化为其他类胡萝卜素，从而在植物组织中降低下游类胡萝卜素的合成，促进番茄红素的积累。目前，尚未见下调Lyc基因的表达进而有效调控类胡萝卜素合成的报道。棉花全基因组测序表明，二倍体棉(雷蒙德氏棉，DD和亚洲棉，AA)基因组包含5个Lyc基因，而异源四倍体的陆地棉(AADD)保留了来源于不同亚基因组的5对共10个Lyc基因(表1)。根据种名+基因名+基因组的命名原则，将陆地棉的Lyc基因分别命名为GhLyc1A/D、GhLyc2A/D、GhLyc3A/D、GhLyc4A/D和GhLyc5A/D。序列比对表明，来源于不同亚基因组的同对基因(直系同源基因)序列高度相似(相同核苷酸>98％)，而不同的旁系同源基因间的序列相似度较低(35～78％)。存在多个且序列差异较大的Lyc基因增加了在棉花中抑制番茄红素转化为其他类胡萝卜素的难度。本专利技术针对棉花的Lyc基因设计了能够靶标多个棉花Lyc基因的RNAi元件(LycRNAi)。棉花转基因分析表明，该元件能全面下调陆地棉10个Lyc基因的表达，并抑制类胡萝卜素的合成。表1不同种棉花的Lyc基因
技术实现思路
本专利技术的技术创新点是设计了能同时靶标10个棉花Lyc基因，并显著抑制番茄红素转化为其他类胡萝卜素的RNAi元件。本专利技术的技术方案是同时下调5对棉花番茄红素环化酶(Lyc)基因的RNAi元件(LycRNAi)，所述的5对Lyc基因为GhLyc1A/D、GhLyc2A/D、GhLyc3A/D、GhLyc4A/D和GhLyc5A/D。具体的，所述RNAi元件包含由1个内含子序列隔开的2个反向重复序列，每一重复序列包含分别来源于5对棉花Lyc基因的编码序列。具体的，所述的RNAi元件具有如SEQ ID No.6所示的核苷酸序列。SEQ ID No.6靶向5对棉花Lyc基因的LycRNAi元件(其中下划线所示为间隔序列)：agtgattctcgagtcttgatacaacctggtctggtgctgttgtgtatattgatgatggaaaaaagaaagatcttgatagaccttatggaagggttaataggatctctgtatccacttcccttttcctccgattcatgggaaccttggttgggccagttttatcagctttgacaaccagcaagtatcgaccactcttcccttctcccactgcttctcttccttcttcaaaaccccatttaacaacatcaaggatctgtcggagctcggaaattcgcggccgtggccgtttctaagtccgccacttggaggtctcggaggagaaaagatccggtgagtacgaaaatggcggtttcgaataatcaacggttgatttcattggatctcggttgcattgaaagaaacaatatacatgccttttattctatgtgtttattagtttcgaaggtgataacaatggagtgtgtcggagctcggaacttcgcggcaatggcggttcctacacgtgccttttggatctccagtcttctacatgctttctggaaccacgatgatggtctcgctgagaccctttaatggggtctctccgtatccatcaaaacatccattggttcatagaaacaggcagacagctctaaggggtaccatttacatgagtgctcaaacacaagcagttccttccagaacccaggtcagtttacttttctatttcattttctagttgttccccaagaaaatggcactctctcattaaaggaagttcgggatatatgtatattatgagagctatggttgttttatgtttttgtatagccaattgtttgttactgtcttgaacccacgctttacttgaatgatttagctgtttgtataaacaaaattgatacgttggttcaaaggaataatgtgtagttaaataatgttgtagtgcttcttttgtaccataaatattggtgtaatatcaacatactgtagtttgtttgatagagtgctggatagtttatgtacttgtacctgattcgaagcaattttactcaaaactctagcccctatagggtcaagtggaaatccgactggttcgggtcattttgccaactctatagggagtgccaaggagtattattatattctttgcatgcgagttgtttctgaatcatttcatttcaatcttgcagaggataatgggttctggaaggaactgcttgtgtttgagcactcatgtaaatggtaccccttagagctgtctgcctgtttctatgaaccaatggatgttttgatggatacggagagaccccattaaagggtctcagcgagaccatcatcgtggttccagaaagcatgtagaagactggagatccaaaaggcacgtgtaggaaccgccattgccgcgaagttccgagctccgacacactccattgttatcaccttcgaaactaataaacacatagaataaaaggcatgtatattgtttctttcaatgcaaccgagatccaatgaaatcaaccgttgattattcgaaaccgccattttcgtactcaccggatcttttctcctccgagacctccaagtggcggacttagaaacggccacggccgcgaatttccgagctccgacagatccttgatgttgttaaatggggttttgaagaagga本文档来自技高网...
【技术保护点】
同时下调5对棉花番茄红素环化酶Lyc基因的RNAi元件LycRNAi，其特征在于：所述的5对Lyc基因为GhLyc1A/D、GhLyc2A/D、GhLyc3A/D、GhLyc4A/D和GhLyc5A/D。
【技术特征摘要】
1.同时下调5对棉花番茄红素环化酶Lyc基因的RNAi元件LycRNAi，其特征在于：所述的5对Lyc基因为GhLyc1A/D、GhLyc2A/D、GhLyc3A/D、GhLyc4A/D和GhLyc5A/D。2.如权利要求1的RNAi元件，其特征在于：所述RNAi元件包含由1个内含子序列隔开的2个反向重复序列，每一重复序列包含分别来源于5对棉花Lyc基因的编码序列。3.如权利要求1或2所述的RNAi元件，其特征在于：所述的RNAi元件具有如SEQ ID No.6所示的核苷酸序列。4.同时下调5对棉花Lyc基因的植物表达载体，其特征在于：包含权利要求1或2所述的RNAi元件。5.如权利要求4所述的载体，其特征在于：调控所述RN...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖月华，王肖，姚丹，王毅，罗明，侯磊，裴炎，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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