小麦TaZCCT2基因在调控植物开花时间中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种小麦TaZCCT2基因在调控植物开花时间中的应用；所述小麦TaZCCT2基因包括：TaZCCT2‑A2，TaZCCT2‑B2和TaZCCT2‑D2；所述TaZCCT2‑A2的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO.4所示，TaZCCT2‑B2的核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示，TaZCCT2‑D2的核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示。本发明专利技术首次研究发现，TaZCCT2基因过表达的条件下，植株在长日照条件下表现为不开花表型，饱和春化条件下也不能开花，延长春化时间仍不能开花，属于小麦TaZCCT2基因功能上的新发现。 1

【技术实现步骤摘要】
小麦TaZCCT2基因在调控植物开花时间中的应用
本专利技术涉及植物基因工程
，具体涉及一种小麦TaZCCT2基因在调控植物开花时间中的应用。
技术介绍
开花时间对作物产量的形成极其重要：作物需要适宜的开花时间以满足开花、结实过程对温度、光照和雨水等条件的要求(Distelfeldetal.,2009；Jungetal.,2009)。目前的研究表明，植物中存在六条开花途径：春化途径、自主途径、光周期途径、赤霉素(GA)途径、年龄途径和环境温度途径(Fornaraetal.,2010)。春化途径是指植物开花之前需要经过一段时间的低温才能够开花结实，经过多年的研究目前已经在不同的植物中克隆和鉴定出多个春化相关功能基因并初步明确了其调控网络(Kimetal.,2009；Fornaraetal.,2010)。1.以拟南芥为代表的双子叶植物春化途径拟南芥是研究植物开花时间的模式材料。拟南芥中最重要的春化需求相关基因是FRIGIDA(FRI)，该基因的表达能够有效抑制开花，只有通过一段时间的低温诱导，才能够解除该基因对开花的抑制效应，使植株具备长日照条件下的开花能力；缺失FRI活性使得拟南芥不再具有春化需求，只要温度和日照条件合适拟南芥就能够开花，不再需要开花前的低温处理(Kimetal.,2009；Scarcellietal.,2009；Choietal.,2011)。Koornneef等(1994)发现，FRI需要借助FLC(FLOWERINGLOCUSC)才能响应春化。FLC是一个抑制开花的MADS-box转录调控因子，FRI通过上调FLC的表达来抑制开花；存在FRI的情况下，FLC高水平表达抑制开花，春化过程中FLC表达水平逐渐降低，对植株开花的抑制作用解除，使得植株能够在长日照条件下开花(Michaelsetal.,1999)。FT作为整合各种开花信号的成花素，表达在叶片韧皮部伴胞细胞，沿筛管移动至芽顶端分生组织与FD互作，诱导下游的AP1、SOC1等的表达促进花序的发育(Amasinoetal.,2010)；在叶片韧皮部和芽顶端分生组织中，FLC通过抑制FT、SOC1等基因的表达来抑制开花(Searleetal.,2006)。FLC基因的表达受表观遗传学调控，春化过程中FLC染色质的修饰发生变化，抑制基因表达的H3K27Me3修饰水平逐渐上升，FLC的表达受到稳定抑制(DeLuciaetal.,2008；Angeletal.,2011)。2.以水稻为代表的热带禾本科植物开花途径水稻与拟南芥的开花调控机理不同，因为它是不需要进行春化的短日照作物。水稻Hd3a(Headingdate3a)基因是拟南芥FT的同源基因(Kojimaetal.,2002；Doietal.,2004)。Hd3a起初在叶片中表达，编码蛋白从叶片转移到顶端分生组织，然后诱导相关开花基因来促进花器官的发育，行使与FT相同的功能(Fornaraetal.,2010)。然而，拟南芥的FT基因在长日照表达而非短日照，而水稻Hd3a只在短日照下表达(Jaegeretal.,2007；Mathieuetal.,2007；Tamakietal.,2007)。水稻Hd1基因是拟南芥CO基因的同源基因，具有与CO基因完全相同的昼夜节律性，也是在中午达到最高表达峰(Yanoetal.,2000)。Ghd7基因编码一个包含CCT结构域的蛋白，可在长日照抑制Hd3a的表达来延迟抽穗，在缺失Ghd7基因的水稻突变体中，Hd3a在长日照的表达明显上升(Xueetal.,2008；Andrésetal.,2012)。除了Hd1对开花起促进作用外，另外一个QTL位点Ehd1对抽穗期也起到一定的作用，Ehd1通过诱导Hd3a和其他类似FT的基因来促进水稻开花，并且这个过程独立于Hd1基因促进开花(Doietal.,2004)。3.以小麦、大麦为代表的温带禾本科植物的春化途径VERNALZATION(VRN)基因对于温带禾本科植物开花起着重要作用。在麦类作物中没有发现典型的FLC同源基因，到目前为止发现VERNALZATION1、VERNALZATION2和VERNALZATION3/FT是重要的春化相关基因(Yanetal.,2006)。VRN1是MADS-box转录因子，与拟南芥AP1基因同源，受春化诱导，促进成花转变(Andrésetal.,2012)。Yan等(2003)首次从一粒小麦中克隆和分离TmVRN1，麦类作物冬性品种中，春化之前，VRN1的表达非常低，经过春化后表达量明显上升，且春化时间越长，表达量越高；而春性品种不需要经过春化，春化之前VRN1的表达量就已经很高(Oliveretal.,2009；Sasanietal.,2009)。春化持续时间、VRN1的表达量与早开花呈明显的正相关(Danyluketal.,2003；Jungetal.,2009；Trevaskisetal.,2010)。冬性材料一旦经历2周以上的春化，在叶片和顶端组织中即出现VRN1表达，春化后的材料即使转移至温室，也仍能检测到VRN1的表达，因此，VRN1的表达与发育也有一定的关系(Dubcovskyetal.,2006；Lietal.,2008；Takumietal.,2011；Mohammadietal.,2013)。研究表明，VRN1在麦类作物中参与春化诱导开花过程独立于光周期的途径，麦类作物中，VRN1基因的编码区很保守，启动子和第一内含子的差异决定基因表达和功能(Trevaskisetal.,2007；Shimadaetal.,2009；Ergonetal.,2013)。Yan等(2003)在一粒小麦中发现启动子变异导致生长习性的改变，与冬性品种携带的VRN1相比，春性品种的VRN1启动子CArG-box及其它顺式调控区域包含小片段缺失，而编码区没有发现明显的差异(Yanetal.,2004a；Alonso-Peraletal.,2011)。对不同生长习性的大麦和小麦品种进行春化基因VRN1的结构分析发现，大麦HvVRN1和小麦VRN1的第一内含子包含长为2.8kb的非常保守的区段，其中“核心区段”与大小麦的生长习性高度相关，该核心区段包含与发育、低温和光照相关的元件，缺失该核心区段的大麦品种均表现为春性(Fuetal.,2005；vonZitzewitzetal.,2005；Casaoetal.,2011a)。在温带禾本科植物中，活性VRN2等位基因是春化所必须的，在春化前强烈抑制开花(Yanetal.,2004b)。Yan等(2004b)从一粒小麦中克隆和分离到了TmVRN2基因，VRN2基因座位包括两个串联重复的基因命名为ZCCT1和ZCCT2，该基因编码1个锌指(Zinc-finger)和CCT(CONSTANS，CONSTANS-LIKE，TOC1)结构域，此结构与拟南芥的CO和CO-like基因类似，被称为ZCCT基因。春小麦和春大麦品种不需要春化，主要是因为缺乏VRN2或VRN2突变(Dubcovskyetal.,2005；Karsaietal.,2005；vonZitzewitzetal.,2005)，还有可能具有组成型的活性等位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.如下任一物质在调控植物开花时间中的应用；

【技术特征摘要】
2017.11.23 CN 20171118381431.如下任一物质在调控植物开花时间中的应用；(1)小麦TaZCCT2基因；(2)小麦TaZCCT2基因编码的蛋白质；(3)含有所述小麦TaZCCT2基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述调控植物开花时间体现在：植物在长日照条件下表现为不开花表型，和/或经饱和春化处理仍不能开花。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述小麦TaZCCT2基因包括：TaZCCT2-A2，TaZCCT2-B2和TaZCCT2-D2；所述TaZCCT2-A2的核苷酸序列如序列表中SEQIDNO.4所示，TaZCCT2-B2的核苷酸序列如SEQIDNO.5所示，TaZCCT2-D2的核苷酸序列如SEQIDNO.6所示。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述小麦TaZCCT2基因编码的蛋白质，其氨基酸序列分别如SEQIDNO.10、SEQIDNO.11和SEQIDNO.12所示。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物为草本植物或能源植物。5.根据权利要求1或4所述的应用，其特征在于，所述植物为二穗短柄草。6.如下任一物质在草坪草生产和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：安海龙，孙晋浩，孙德慧，王敬丹，赵翔宇，张岳民，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37