控制番茄果实形状的基因及克隆方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种控制番茄果实形状的基因及其克隆方法和应用，该番茄果实形状调控基因的cDNA核苷酸序列如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示。该基因可以实现调控番茄形成椭圆果实、圆形果实、扁圆果实，可以在改变番茄果形、培育新品种方面进行应用。

Genes Controlling Tomato Fruit Shape and Cloning Method and Application

【技术实现步骤摘要】
控制番茄果实形状的基因及克隆方法和应用
本专利技术涉及植物
，尤其涉及一种控制番茄果实形状的基因及其应用。
技术介绍
果实形状是育种重点关注的农艺性状。其中，对于以鲜果为食用器官的蔬菜作物，果实形状更是重要的商品性状。目前，植物中对于果实形状的研究大致可以分作两类，一类是以水稻的颖果、拟南芥的角果等干果为代表的研究，另一类则聚焦番茄为代表的肉质果实。在水稻中，颖果的形状往往与米粒的形状一致，因此，颖果的外观品质一直受到育种家的高度关注。中国的学者很早就注意到水稻外形可能与稻米的品质关联，并据此将中国的栽培稻粗略地分为籼稻和粳稻。一般而言，籼稻粒形窄而长，粳稻则短而圆。在分子生物学层面，近年来水稻中鉴定了一系列基因可以通过影响细胞周期机制改变细胞分化进程，进而改变稻粒形状，影响稻米品质，如GW2、qSW5、GS5、GW8、GS3，GLW7和GL7/GW7等。模式植物拟南芥中的研究表明角果的发育取决于顶端分生组织动态变化，其中研究较多且较为清晰的调控机制被称作CLV-WUS反馈回路(TheCLV-WUSfeedbackcircuit)，核心基因包括CLV1、CLV2、CLV3和WUS等。其中CLV3编码一种小分子的多肽，与CLV1结合位点结合后失去了对WUS的转录抑制活性，使WUS正常表达，而WUS的转录后又会促进CLV3的表达，进而“反馈”调节自身的活性。这样的一种动态平衡使得顶端分生组织正常生长，打破这种平衡最终会使拟南芥的器官发生变化(Gallietal.,2016；Kondoetal.,2006；Schoofetal.,2000；Zhouetal.,2015)。番茄是世界栽培最广的果蔬之一，同时也是研究肉质果实生长发育的模式植物。如图1所示的番茄果形图，经过多年以来的自然突变和人为驯化，番茄中积累了极其众多的果形变异，暗示了其巨大的育种潜力以及背后庞大的调控网络。番茄果实的生长发育涉及多个复杂的调控网络，番茄果实形状的发生与决定是果实发育的关键节点。研究番茄果形调控，一方面可以为培育高产优质的番茄新品种奠定基础，另一方面也对其它肉质果实的生长发育调控机制具有重要的指导意义。根据外形大体上可以将番茄的果实形状分为：扁平形(Flat)、矩形(Rectangular)、椭圆形(Ellipsoid)、倒卵形(Obovoid)、圆形(Round)、牛心形(Oxheart)、长形(Long)和心形(Heart)八种(Gustavoetal.,2011)。Khambanonda(1950)在研究辣椒果实时首次提出用“果型指数”描述果实形状，即果型指数＝果实纵径/果实横径，用于量化果实形状便于遗传分析。一般可以把果型指数大于1的番茄统称为长圆果，包括上述矩形、椭圆形、倒卵形、牛心形和长形果实。作为蔬菜食用时，我国市场偏好大果、扁果，而作为鲜食水果时，则需要更多种多样的果形(马兆红，2017)。García等(2013)的研究表明，长圆果形的番茄与扁圆形的相比在机械化收割方面有着先天优势，因而加工番茄的品种多为长圆形或椭圆形。目前，番茄中仅克隆到数个果形调控基因，包括SUN、OVATE、FAS和LC等，其中对扁平果形的研究较为清楚，番茄扁平果形往往伴随着更大的尺寸和更多的心室数，经研究表明此过程同样受CLV-WUS反馈回路所调控，其中克隆到的基因有与拟南芥WUS同源的LC，LC突变导致心室数增加，果实扁平化(Munosetal.,2011)。Xu等(2015)发现番茄中与CLV1同源的FAB以及可以修饰CLV3同源的FIN。FAB与FIN突变为fab和fin时，果实变扁，进一步研究表明FIN编码的阿拉伯糖基转移酶对slCLV3的一系列阿拉伯糖基化修饰对顶端分生组织的正常发育至关重要，FIN突变会打破CLV-WUS反馈回路的动态平衡，进而导致果实变扁。此外，研究表明FAS编码的YABBY2的突变可以带来比lc更加扁平的果形(Congetal.,2008)。目前对于扁平果形的研究较为深入，但对于长圆果只鉴定了SUN、OVATE、OFP20、TRM5数个调控基因。其中，SUN编码一个属于IQD家族的钙结合蛋白(Xiaoetal.,2008)，是由于10号染色体上一个24.7kb的区域通过反转录转座子的作用复制到了7号染色体的短臂上，新的染色体环境使得区域内原本表达量极低的SUN表达量升高，作用于花芽分化和果实发育时期，使子房或果实的细胞沿近-远轴向生长的同时抑制其横向增粗，最终导致果实呈长形(Jiangetal.,2009)。目前，对于SUN如何调控果实伸长的分子机理仍不清楚，需要进一步研究。OVATE主要调控梨形、倒卵形果实，编码一类OVATEFAMILYPROTEIN(OFP)的蛋白，编码区的提前终止会导致番茄果实纵向变长(Liuetal.,2002)。OVATE特异调控果实的近-远轴向的生长，突变后近远轴向的生长显著快于横向生长，使得子房开花之前果型指数大于1且在后续果实膨大中变为梨形或倒卵形(vanderKnaapetal.,2014)。在植物中，OFP往往具有转录抑制活性(Liuetal.,2015；Wangetal.,2007)，而在番茄中以OVATE为钓饵进行酵母双杂交钓库发现其与多个TONNEAU1RecruitingMotif(TRM)超家族的蛋白互作，TRMs据已有报道与TONNEAU1a(TON1a)、TON1b以及TON2/FASS互作，在植物早前期带的形成和微管微丝排布方面起着关键作用(vanderKnaapetal.,2014)。值得一提的是在水稻中发现的OsSPL16-GW7模块可以调控水稻颖果的粒长，其中的GW7即编码一类TRM蛋白(Wangetal.,2015)。Wu等(2018)报道了OVATE、OFP20与TRM5三者互作调控微管微丝的排列方式，进而决定番茄果实的形状，进一步通过对瓜类果实形状、马铃薯块茎形状形成的分子机制研究，发现大多数植物器官形状的形成都取决于OFP家族和TRM家族蛋白的动态变化。也就是，目前虽然已对于番茄扁圆类型的果形有了初步了解，但对长圆形果实调控基因知之甚少，且同时调控圆形、扁圆、椭圆形果实的基因也未见报道。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种控制番茄果实形状的基因及其克隆方法和应用。该基因可以实现调控番茄形成椭圆果实、圆形果实、扁圆果实，可以在改变番茄果形方面及培育新品种进行应用。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种控制番茄果实形状的基因，所述基因的cDNA核苷酸序列如SEQIDNO:1或SEQIDNO:2所示。一种权利要求1所述的控制番茄果实形状的基因编码的蛋白，所述MEL蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO:3或SEQIDNO:4所示。一种含上述所述的控制番茄果实形状的基因的表达载体。在其中一个实施例中，所述表达载体为p35S-MEL超量表达载体，其构建方法采用如SEQIDNO:5和SEQIDNO:6所示的引物序列。在其中一个实施例中，所述表达载体为MEL-RNAi表达载体，其构建方法采用如SEQIDNO:7和SEQIDNO:8所示的MEL-RNAi引物。在其中一个实施例中，所述表达载体为pMEL-MEL表达载体，其构建方法采用如SEQ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制番茄果实形状的基因，所述基因的cDNA核苷酸序列如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示。

【技术特征摘要】
1.一种控制番茄果实形状的基因，所述基因的cDNA核苷酸序列如SEQIDNO:1或SEQIDNO:2所示。2.一种权利要求1所述的控制番茄果实形状的基因编码的蛋白，所述蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO:3或SEQIDNO:4所示。3.一种含权利要求1所述的控制番茄果实形状的基因的表达载体。4.根据权利要求3所述的表达载体，其特征在于，所述表达载体为p35S-MEL超量表达载体，其构建方法采用如SEQIDNO:5和SEQIDNO:6所示的引物序列。5.根据权利要求3所述的表达载体，其特征在于，所述表达载体为MEL-RNAi表达载体，其构建方法采用如SEQIDNO:7和SEQIDNO:8所示的MEL-RNAi引物。6.根据权利要求3所述的表达载体，其特征在于，所述表达载体为pMEL-MEL表达载体，其构建方法采用如SEQIDNO:9和SEQIDNO:10所示的MEL自启动子+gDNA全长引物。7.权利要求1所述的控制番茄果实形状的基因、权利要求2所述的蛋白或者权利要求3至6任一项所述的表达载体在改良番茄果形或者培育番茄新品种中的应用。8.一种权利要求1所述的控制番茄果实形状的基因的克隆方法，其特征在于，包括如下步骤：采用母本LA0963、父本LA1589杂交得番茄LA0963×LA1589F1，番茄LA0963×LA1589F1自交得到番茄LA0963×LA1589F2群体；从番茄LA0963×LA...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志彪，杨其洪，杨长宪，张俊红，张余洋，欧阳波，王涛涛，李汉霞，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42