一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因及其应用，属于基因工程领域，该基因具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，所述IbANR基因具有负责调控花青素合成的功能；一种所述IbANR基因编码的蛋白质，具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列；还提供了所述IbANR基因在甘薯栽培品种徐紫薯3号植株、甘薯品种块根中的应用。本发明专利技术可有效为植物类黄酮类代谢物质生物合成调控网络提供理论基础，并为改良作物品质优化营养成分提供一定的技术支撑。

A IbANR gene encoding the anthocyanin reductase of sweet potato and its application

The invention discloses a IbANR gene encoding Sweet Potato Anthocyanin reductase and its application, belongs to the field of gene engineering, the gene has a nucleotide sequence of SEQ ID shown in the NO.1, the IbANR gene is responsible for the functional regulation of anthocyanin synthesis; a protein of the IbANR gene encoding the amino acid sequence with SEQ ID NO.2 shown; also provides the application of the IbANR gene in Sweet Potato Cultivars for Xuzishu 3 plants and tubers of sweet potato varieties. The invention can effectively provide a theoretical basis for the biosynthetic regulation network of Plant Flavonoid metabolites, and provide some technical support for improving crop quality and optimizing nutritional components.

【技术实现步骤摘要】
一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因及其应用
本专利技术涉及一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因及其应用，属于基因工程领域。
技术介绍
类黄酮类化合物(Flavonoids)是广泛存在于植物界的一类非常重要的次级代谢产物。目前为止，已鉴定的类黄酮类化合物约有8000种。根据结构的不同可以进一步分为7个亚类，黄烷酮，异黄酮，花青素，黄烷醇，儿茶素，黄酮及原花青素。这些化合物在许多生物过程中起着重要的作用，对植物本身而言，具有抵御低温、干旱、真菌感染，防御紫外线伤害，虫害，吸引授粉者，利于种子传播等功能。还具有预防心血管疾病、神经元和衰老相关疾病、癌症、大脑中枢栓塞和缺血症状等，抑制肥胖和高血脂，改善血糖平衡，增强视力敏锐性等功能，已成为植物营养素或食品健康的重要标志之一。所以通过基因工程方法增强或减弱某些关键基因的表达，可促进类黄酮类物质的生物合成，提高其含量，这是提高植物营养成分，优化营养，改良品质的一条非常有效的途径。苯丙氨酸代谢是植物中合成花青素、类黄酮等许多次生代谢物的生物合成途径，花青素的生物合成是类黄酮代谢途径中的一个分支，以苯丙氨酸为起始底物，经苯丙氨酸解氨酶(PAL)，肉桂酸羟化酶(C4H)，4香豆酰CoA连接酶(4CL)，查尔酮合成酶(CHS)，查尔酮异构酶(CHI)，黄烷酮-3-羟化酶(F3H)，类黄酮3’-羟化酶(F3’H)，二氢黄酮醇还原酶(DFR)，花青素合成酶(ANS)，类黄酮3-葡糖基转移酶(UGTs)等一系列结构基因及MYB(v-mybavianmyeloblastosisviraloncogenehomolog)、bHLH(basicHelix-Loop-Helix)WD40等类转录因子组成的MBW(MYB-bHLH-WD40)转录复合体的协同调控合成花青素。花青素还原酶将花青素转变成相应的顺式黄烷3-醇，如将矢车菊素(anthocyanidin)与翠雀素(anthodelphinidin)有NADPH存在下转换成表儿茶素(epicatechin，EC)和表没食子儿茶素(epigallocatechin，EGC)。因此，花青素还原酶参与调控植物组织中花青素的水平及原花青素的形成，在花青素积累过程中具有重要的调节作用。甘薯不仅是重要的粮食作物，而且还是重要的经济作物和能源作物。甘薯广泛种植在世界上的100多个国家，我国是世界上的最大生产国，甘薯生产约占世界甘薯的80％。因品种不同，甘薯薯肉颜色有白色，乳白色，黄色，橙色，浅紫色和深紫色等等。一般而言，白色薯肉甘薯富含淀粉，黄色尤其是橙色薯肉甘薯富含类胡萝卜素及类黄酮化合物，而紫色薯肉色甘薯则富含花青素。甘薯黄酮类物质含量及花青素含量是品种选育的重要指标之一。通过定向选育，优化甘薯营养成分，提高甘薯的营养附加值，对确保我国的粮食安全具有重要的战略意义。因此在甘薯中克隆新合成和调控基因，研究其基本的生物学特性和功能，可为整个植物类黄酮类代谢物质生物合成调控网络提供理论基础，并为改良作物品质优化营养成分提供一定的技术支撑。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因及其应用，可有效为植物类黄酮类代谢物质生物合成调控网络提供理论基础，并为改良作物品质优化营养成分提供一定的技术支撑。为了实现上述目的，本专利技术采用的一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因，其具有SEQIDNO.1所示的核苷酸序列，所述IbANR基因具有负责调控花青素合成的功能。一种IbANR基因编码的蛋白质，具有SEQIDNO.2所示的氨基酸序列。一种IbANR基因在甘薯栽培品种徐紫薯3号植株中的应用，具体包括以下步骤：分别取徐紫薯3号的新鲜的叶片、茎、膨大根和成熟根，每3株为一组混样，液氮速冻后存于-80℃冰箱，提取RNA并反转成cDNA，采用荧光定量试剂盒，反应在定量PCR仪上进行；其中，甘薯β-actin基因作为反应中的内参；β-actin引物序列：F：TGTTGCTATTCAGGCTGTGC；R：AAACGAAGAATGGCATGAGG；IbANR定量PCR引物：F:GACCTGAGCGACAAGTGGTT；R:TTTGGCTTGGGTGGTTAGAG。一种IbANR基因在甘薯品种块根中的应用，具体包括以下步骤：分别取成熟期的大小适中健康薯块，每3个一组，切成0.5×0.5cm的小丁混样，液氮速冻后存于-80℃冰箱，提取RNA并反转成cDNA，采用荧光定量试剂盒，反应在定量PCR仪上进行；其中，甘薯β-actin基因作为反应中的内参；β-actin引物序列：F：TGTTGCTATTCAGGCTGTGC；R：AAACGAAGAATGGCATGAGG；IbANR定量PCR引物：F:GACCTGAGCGACAAGTGGTT；R:TTTGGCTTGGGTGGTTAGAG。作为改进，选用的甘薯品种为徐薯28号、徐薯32号、徐渝34号、徐紫薯1号和徐紫薯3号。一种所述IbANR基因的获得方法，具体包括以下步骤：根据甘薯转录组测序结果，获得comp111253_c0共747个碱基的核苷酸序列，通过BLASTn在线比对与其他植物ANR基因同源性高达90％以上，以该段核苷酸序列为核心序列，将3’、5’RACE测序结果与核心序列拼接获得cDNA全长序列。IbANR是甘薯类黄酮类代谢物质生物合成途径中的关键酶，负调控甘薯花青素的生物合成，可作为高花青素甘薯品种筛选的一个重要指标；本专利技术可有效为植物类黄酮类代谢物质生物合成调控网络提供理论基础，并为改良作物品质优化营养成分提供一定的技术支撑。附图说明图1为IbANR氨基酸序列的系统进化树分析结果；图2为IbANR基因在徐紫薯3号植株中的表达；图中：L3、第三叶，L4、第4叶，St、茎，Dt、膨大根，Mt、成熟根；图3为IbANR基因在不同薯肉色甘薯块根中的表达；图4为不同薯肉色甘薯品种块根中花青素含量比较；图5为不同薯肉色甘薯品种块根中儿茶素及其衍生物的含量比较。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。实施例1甘薯中花青素还原酶基因IbANR基因序列的获得，具体包括以下步骤：根据甘薯转录组测序结果，获得了comp111253_c0共747个碱基的核苷酸序列，通过BLASTn在线比对与其他植物ANR基因同源性高达90％以上，以该段核苷酸序列为核心序列并利用引物设计软件(PrimerPremier5)设计引物：1)5’RACE特异性引物：ANRR1:5’-GAGATGTGAAAACAGAACCGAC-3’；ANRR2:5’-CATGACGCCTTTGAAACCACTC-3’；a)依据天根多糖多酚植物总RNA提取试剂盒(天根生物科技，中国，北京)提供的步骤提取甘薯薯块总RNA：(1)实验中所有使用的耗材用DEPC溶液浸泡过夜后蒸汽高压灭菌三次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因，其特征在于，其具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，所述IbANR基因具有负责调控花青素合成的功能。

【技术特征摘要】
1.一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因，其特征在于，其具有SEQIDNO.1所示的核苷酸序列，所述IbANR基因具有负责调控花青素合成的功能。2.一种权利要求1所述IbANR基因编码的蛋白质，其特征在于，具有SEQIDNO.2所示的氨基酸序列。3.一种含有权利要求1所述IbANR基因在甘薯栽培品种徐紫薯3号植株中的应用，其特征在于，具体包括以下步骤：分别取徐紫薯3号的新鲜的叶片、茎、膨大根和成熟根，每3株为一组混样，液氮速冻后存于-80℃冰箱，提取RNA并反转成cDNA，采用荧光定量试剂盒，反应在定量PCR仪上进行；其中，甘薯β-actin基因作为反应中的内参；β-actin引物序列：F：TGTTGCTATTCAGGCTGTGC；R：AAACGAAGAATGGCATGAGG；IbANR定量PCR引物：F:GACCTGAGCGACAAGTGGTT；R:TTTGGCTTGGGTGGTTAGAG。4.一种含有权利要求1所述IbANR基因在甘薯品种块根中的应用，其特征在于，具体包括以下步骤：分别取成熟期...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱民，高霞莉，李仁赛，侯梦颖，任磊，马代夫，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32