富含花青苷浓度的茄科植物制造技术

本发明专利技术涉及用于产生富含花青苷浓度的果实的茄科(Solanaceae)植物，其中所述植物包含突变的褪色基因。此外，本发明专利技术涉及一种提供用于产生富含花青苷浓度的果实的茄科植物的方法。本发明专利技术的植物能够产生花青苷浓度高的果实。植物和由本发明专利技术的植物产生的果实在果实成熟期间花青苷的降解减少。熟期间花青苷的降解减少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】富含花青苷浓度的茄科植物
[0001]描述
[0002]本专利技术涉及用于产生富含花青苷(anthocyanins)浓度的果实的茄科(Solanaceae)植物，其中所述植物包含突变的褪色基因。此外，本专利技术涉及一种提供用于产生富含花青苷浓度的果实的茄科植物的方法。本专利技术的植物能够产生花青苷浓度高的成熟果实。植物和由本专利技术的植物产生的果实在果实的发育和成熟期间花青苷的降解减少。
[0003]花青苷属于一类被称为类黄酮的分子，其在细胞质中合成后被隔离在植物细胞的液泡中。在结构上，花青苷是花青素(anthocyanidin)的糖苷和酰基糖苷，并且是水溶性分子，取决于其环境和pH，它们可能呈现红色、紫色或蓝色。花青苷存在于开花植物的大多数花中，但它们也可以存在于其他植物组织诸如叶、茎和根中。在茄科作物物种，诸如辣椒(pepper)、番茄(tomato)和茄子(eggplant)中，花青苷也可以存在于果实的果皮和/或果肉中，赋予果实深紫色外观。取决于作物，花青苷的生物合成起始于果实成熟的开始，并且通常持续整个成熟阶段。然而，花青苷在果实成熟的最后步骤期间消失，并且真正的果实颜色出现，并且真正的果实颜色是由于其他分子诸如类胡萝卜素和番茄红素的生物合成。例如，在某些辣椒品种中，例如红辣椒，在成熟开始时，在未成熟阶段，高水平的花青苷在果实的果皮中积累，赋予果实紫色外观，而在果实成熟期间，花青苷消失并且成熟的红色果实颜色出现。
[0004]花青苷的生物合成通过类黄酮途径发生，以苯丙氨酸作为前体开始，并且花青苷分子的产生进一步沿着由MYB、bHLH和WD40蛋白组成的保守蛋白复合物调节的途径进行。一种或更多种(功能性)蛋白质的缺乏导致花青苷合成的减少或缺乏。一旦花青苷分子产生，它们可以进一步被酶修饰，包括多种酶，诸如F3
’
H、F3
’5’
H或糖基转移酶，导致由于花青苷分子的化学结构的多种颜色。
[0005]花青苷非常易于(物理)化学降解，诸如高pH、温度、光、氧气、金属离子，影响花青苷的颜色和稳定性。完全取代的花青苷对褪色敏感，而具有简单3-糖苷修饰的花青苷的植物不太敏感。花青苷的降解(一种恢复到褪色的过程)发生在许多植物物种和多种器官中，诸如花、花瓣和果实中。然而，关于这种褪色过程的生化或遗传机制已知的很少。
[0006]花青苷产生对植物是重要的，因为它们参与植物中许多重要的生物功能，诸如吸引传粉者、抗氧化能力、保护免受由非生物胁迫引起的活性氧、针对UV照射/DNA损伤以及病原体攻击的保护作用和植物免疫。此外，大量研究已经表明，水果和蔬菜中存在的花青苷由于抗氧化、抗炎、抗癌和抗微生物活性是对健康有益的，并且可以预防人类的心血管疾病和糖尿病。由于这些潜在的(健康)益处，理解与花青苷生物合成和花青苷稳定性相关的机制是当前活跃的基础研究领域以及作物开发中非常重要的方面。这种理解将用于开发具有较高花青苷含量的新型作物品种。
[0007]考虑到以上情况，本领域中需要具有增加的花青苷含量的新型作物品种和果实，其中避免了花青苷分解(花青苷的褪色)并且花青苷含量在所述作物或果实的成熟期间保持稳定。此外，本领域中需要一种开发受花青苷降解影响较小、产生具有高花青苷含量的果实的新型作物的方法。
[0008]除了其他目的之外，本专利技术的一个目的是解决本领域的以上需求。除了其他目的之外，本专利技术的这个目的通过本专利技术如所附权利要求中概述的来实现。
[0009]具体地，根据第一方面，除了其他目的之外，以上目的由本专利技术通过用于产生富含花青苷浓度的果实的茄科植物来实现，其中所述植物包含编码褪色蛋白(FA蛋白)的褪色基因(FA基因)，其中FA蛋白与SEQ ID No.2具有至少70％氨基酸序列同一性，并且其中所述FA基因包含这样的突变：与其中不存在这样的突变的茄科植物相比，所述突变导致FA蛋白的表达水平降低或活性降低。
[0010]其中不存在这样的突变的茄科植物可以是野生型茄科植物或亲本植物。降低的FA蛋白表达水平可以导致FA蛋白的缺乏。FA基因的突变导致FA基因表达的降低和/或降低的FA蛋白/mRNA水平，并且花青苷在果实/花的成熟期间不发生褪色。果实(或花)中的花青苷水平仍然高。这种高花青苷含量对于植物及其果实和/或花是有益的，因为花青苷对于吸引传粉者、抗氧化能力、保护免受由非生物胁迫引起的活性氧、针对UV照射/DNA损伤以及病原体攻击的保护作用和植物免疫是重要的。此外，对于粮食作物，已知的是花青苷含量高的果实(包括蔬菜)对人类是健康有益的。果实在本文中被认为是大体上成熟的、可收获的和/或可食用的果实。
[0011]果实被认为是成熟的果实，其中在成熟期间，果实大小随时间增加成为具有不再显著增加(成熟状态)的果实大小的果实。当成熟时，果实是可收获和食用的。因此，果实从未成熟到成熟/成熟(ripe/mature)状态的成熟时间是已知的，或者可以确定。在本专利技术中，由于避免了花青苷分解并且花青苷含量在所述作物或果实的发育和成熟期间保持稳定，因此果实将在发育和成熟期间保持其颜色。
[0012]如本文使用的序列同一性被定义为在本序列的全长上相同的连续排列的核苷酸或氨基酸的数目除以本序列的全长的核苷酸或氨基酸的数目，并且乘以100％。
[0013]在果实发育期间显示出褪色表型的辣椒植物(辣椒(Capsicum annuum)物种)中鉴定到FA基因。基于可用的基因组序列，辣椒物种中FA的最佳击中为CA08g13530/Capana08g001718(分别为CM334 v1.55和Zunla v2.0)。FA编码与铁还原氧化酶类似的蛋白质，并且辣椒中FA的基因组区域的长度为3522个核苷酸，由9个外显子和8个内含子组成。FA基因的编码序列(cDNA)为2217个核苷酸，并且由SEQ ID No.1表示，其编码由SEQ ID No.2表示的FA蛋白。FA基因是在若干组织中表达的显性基因，所述组织诸如叶、花瓣(仅在发育的后期)、茎、花、果实和根。
[0014]本专利技术涉及包含FA基因的植物，其中FA基因编码与由SEQ ID No.1表示的编码序列包含至少75％序列同一性、优选地至少80％核苷酸序列同一性、更优选地至少85％、甚至更优选地至少95％、优选地至少99％、最优选地100％核苷酸序列同一性的编码序列。
[0015]本专利技术涉及这样的植物，其中FA蛋白具有与SEQ ID No.2包含至少70％序列同一性、优选地至少75％序列同一性、更优选地至少85％序列同一性、甚至更优选地至少95％序列同一性、优选地至少99％序列同一性、最优选地100％序列同一性的氨基酸序列。
[0016]本专利技术涉及这样的植物，其中在所述植物的果实成熟期间，与其中不存在FA基因中的突变的野生型植物相比，所述植物中的果实具有降低的花青苷降解。在本专利技术中，FA基因在辣椒中突变，通过降低其表达使该基因失活。降低辣椒果实中的FA基因表达阻止了花青苷的降解，从而导致成熟的辣椒果实在其果皮中具有高浓度的花青苷，导致成熟果实的
ID N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种茄科(Solanaceae)植物，所述茄科植物用于产生富含花青苷浓度的果实，其中所述植物包含编码褪色蛋白(FA蛋白)的褪色基因(FA基因)，其中所述FA蛋白与SEQ ID No.2具有至少70％氨基酸序列同一性，并且其中所述FA基因包含这样的突变：与其中不存在这样的突变的茄科植物相比，所述突变导致FA蛋白的表达水平降低或活性降低。2.根据权利要求1所述的植物，其中所述植物的果实包含大体上为紫色或蓝色的果皮。3.根据权利要求1或2所述的植物，其中所述植物的果实包含大体上为紫色或蓝色的果皮和果肉。4.根据权利要求1至3中任一项所述的植物，其中在所述植物的果实的发育期间，与从其中不存在这样的突变的茄科植物获得的果实的果皮相比，所述植物的果实在果皮中包含的花青苷浓度高至少50％、更优选地高至少75％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的植物，其中在所述果实发育期间，与从其中不存在这样的突变的茄科植物获得的果实的花青苷浓度相比，花青苷的降解减少至多50％、优选地至多40％、更优选地至多30％、最优选地至多25％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的植物，其中所述植物选自由以下组成的组：辣椒(Capsicum annuum)、番茄(Solanum lycopersicum)、茄子(Solanum melongena)和腋花矮牵牛(Petunia axillaris)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的植物，其中所述植物是辣椒，并且所述FA基因编码与SEQ ID No.2具有至少90％氨基酸序列同一性的FA蛋白。8.根据权利要求7所述的植物，其中所述FA基因包含与SEQ ID No.1具有至少90％核苷酸序列同一性的编码序列。9.根据权利要求1至6中任一项所述的植物，其中所述植物是番茄，并且所述FA基因编码与SEQ ID No.4具有至少90％氨基酸序列同一性的FA蛋白。10.根据权利要求9所述的植物，其中所述FA基因包含与SEQ ID No.3具有至少90％核苷酸序列同一性的编码序列。11.根据权利要求1至6中任一项所述的植物，其中所述植物是茄子，并且所述FA基因编码与SEQ ID No.6具有至少90％氨基酸序列同一性的FA蛋白。12.根据权利要求11所述的植物，其中所述FA基因包含与SEQ ID No.5具有至少90％核苷酸序列同一性的编码序列。13.根据权利要求1至6中任一项所述的植物，其中所述植物是腋花矮牵牛，并且所述FA基因编码与SEQ ID No.8、SEQ ID No.10或SEQ ID No.12，优选地SEQ ID No.8具有至少90％氨基酸序列同一性的FA蛋白。14.根据权利要求13所述的植物，其中所述FA基因包含与SEQ ID No.7、SEQ ID No.9或SEQ ID No.11，优选地SEQ ID No.7分别具有至少90％核苷酸序列同一性的编码序列。15.根据权利要求1至14中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：科内利斯，
申请(专利权)人：安莎种子公司，
类型：发明
国别省市：