一种通过蓝光和CRY1抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过蓝光和CRY1抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法，包括：(1)将拟南芥种子用赤霉素进行处理后置于黑暗条件下生长，促进种子的萌发和伸长生长；(2)对所述的经过赤霉素处理过的拟南芥种子在黑暗条件下培养至完全发芽并且其下胚轴明显伸长时，对其利用蓝光进行照射，来抑制赤霉素的作用，从而抑制下胚轴的伸长。发明专利技术人通过获得了拟南芥赤霉素受体GID1与蓝光受体CRY1的三突变体cry1gid1a/c和cry1gid1b/c。通过对gid1a/c和gid1b/c双突变体，以及cry1gid1a/c和cry1gid1b/c三突变体在蓝光下的下胚轴表型和花色素苷含量的分析，发现GID1位于CRY1下游在蓝光下促进下胚轴伸长、抑制花色素苷的合成、CRY1则位于GID1上游通过抑制GA信号来抑制下胚轴的伸长和促进花色素苷的合成。

【技术实现步骤摘要】
一种通过蓝光和CRY1抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法
本专利技术属于生物技术和基因工程领域。具体而言，本专利技术涉及拟南芥蓝光受体CRY1介导蓝光信号抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法。
技术介绍
在植物的整个生命周期中，其生长发育一方面受到外部环境信号例如光质和光强的调控，另一方面受到内部信号例如植物激素的调控。因此光信号与激素信号的协调对于平衡植物的生长状态至关重要。赤霉素(gibberellins或gibberellicacid，GA)是一类四环二萜类化合物的植物激素，在植物的各个关键发育过程中起主要作用，包括种子萌发、下胚轴和茎秆伸长，叶片以及表皮毛的生长、花粉成熟和诱导开花等。在第二次绿色革命中育种家通过发掘利用了赤霉素合成和信号途径的突变体，选育株型矮化的小麦从而使种植密度大幅度提升，最终提高了粮食产量。在植物中存在着比较保守的GA信号通路，通过筛选GA不敏感的矮化突变体找到了GA信号通路的重要组分，主要包括：GA受体蛋白GID1(在拟南芥中有3个同源蛋白GID1a-c)、重要的调节因子DELLA蛋白，以及对DELLA蛋白进行泛素化修饰的F-box蛋白SLY。在太阳的七色光谱中，蓝光(400-500nm)和红光(600-700nm)是调控植物生长发育最重要的光波区。在植物在进化过程中进化出了感知蓝光和红光的光受体：蓝光受体隐花素(cryptochrome，CRY)和红光受体光敏色素(phytochrome，PHY)。它们共同参与调控光形态建成、开花时间、气孔发育，以及植物的生物节律等多重要生理过程。双子叶植物的种子在土壤中萌发后经历了在土壤里的暗形态建成，即下胚轴伸长迅速、子叶呈钩状弯曲，促使小苗破土而出。小苗见光后在光受体介导的光信号的作用下促进植株的光形态建成，即下胚轴伸长受到抑制、子叶面积扩展、叶绿素和花色素苷大量积累，为植株进行光合作用、实现由异养到自养的转化奠定基础。花色素苷对植物本身有着重要的功能。首先，花和果实中的花色素苷可以吸引传粉者和觅食者的注意，对植物的生殖成功意义重大；而在光合组织中，比如叶子和某些茎部，花色素苷可以做为植物的“防晒霜”，保护植物免受高光强和紫外线的伤害，同时也保护植物免受光合抑制。GA与光的作用正好相反，但这两种信号是如何交流的现在知之甚少。
技术实现思路
本专利技术目的是建立蓝光信号与赤霉素信号之间的在分子水平上的联系，以及调控GA信号在调节植物光形态建成中的应用。具体而言，本专利技术提供了一种通过拟南芥蓝光受体CRY1调节植物生长的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤(1)将目标拟南芥种子用赤霉素进行处理后置于黑暗条件下生长，以促进种子的萌发和伸长生长；步骤(2)对所述的经过赤霉素处理过的拟南芥种子在黑暗条件下培养至完全发芽并且其下胚轴明显伸长时，对其利用蓝光进行照射，来抑制赤霉素的作用，从而抑制下胚轴的伸长。优选地，所述步骤(1)包括：利用100mmol/L的赤霉素溶液对拟南芥种子进行浸泡或喷洒，持续时间为1-2天。优选地，所述步骤(2)使发芽的拟南芥种子在30μmol/m2/s的连续蓝光照射下生长5天。优选地，所述方法还包括将GA受体GID1B和GID1C双突变体gid1b/c(gid1b-3gid1c-1)与cry1突变体杂交得到了cry1gid1b/c三突变体，其中，gid1b-3的序列如序列表中SEQIDNo.4所示，gid1c-1的序列如序列表中SEQIDNo.5所示。cry1突变体的DNA序列如序列表中SEQIDNo.2所示。优选地，所述方法还包括将GA受体GID1A突变体gid1a-2与gid1b/c和cry1gid1b/c杂交得到了gid1a/c双突变体和cry1gid1a/c三突变体。gid1a-2的序列如序列表中SEQIDNo.3。本专利技术首次获得了拟南芥赤霉素受体与蓝光受体的三突变体cry1gid1a/c和cry1gid1b/c。本专利技术首次检测gid1a/c，gid1b/c，cry1gid1a/c，cry1gid1b/c在蓝光下的下胚轴表型和花色素苷含量。本专利技术获得了gid1b/c和gid1a/c双突变体以及cry1gid1b/c和cry1gid1a/c三突变体，发现在蓝光下gid1b/c和gid1a/c双突变体的下胚轴长度明显矮于野生型(WT)，但积累了更多的花色素苷。而cry1gid1b/c和cry1gid1a/c的下胚轴明显矮于cry1突变体，但花色素苷含量增加。因此，GID1位于CRY1下游在蓝光下促进下胚轴伸长、抑制花色素苷的合成、CRY1则位于GID1上游通过抑制GA信号来抑制下胚轴的伸长和促进花色素苷的合成。附图说明图1为：在连续蓝光(30μmol/m2/s)下生长5天的WT，cry1，gid1a/c，gid1b/c，cry1gid1a/c和cry1gid1b/c突变幼苗的表型。比例尺，5毫米。图2为：在连续蓝光(30μmol/m2/s)下生长5天的WT，cry1，gid1a/c，gid1b/c，cry1gid1a/c和cry1gid1b/c突变幼苗的下胚轴长度统计图。字母“a”到“d”表示指示值的统计显着性差异，该差异是通过单向方差分析(ANOVA)确定，然后是Tukey的最小显着性差异(LSD)检验确定的(P<0.05)。图3为：在连续蓝光(30μmol/m2/s)下生长5天的WT，cry1，gid1a/c，gid1b/c，cry1gid1a/c和cry1gid1b/c突变幼苗的花色素苷含量统计图。字母“a”到“c”表示指示值的统计显着性差异，该差异是通过单向方差分析(ANOVA)确定。图4为应用实例中的拟南芥生长情况：从左到右依次为野生型拟南芥处理GA不照射蓝光(BL,30μmol/m2/s)，不处理GA照射蓝光，处理GA照射蓝光5天的幼苗表型。比例尺，5毫米。具体实施方式本申请的专利技术人在前序研究中通过物理诱变在拟南芥Col-0生态型中得到了一个大片段缺失的cry1突变(本实施例中对比实验所采用的为该突变体)，该突变的基因序列如序列表中SEQIDNo.2中所示，CRY1的正常序列如序列表中SEQIDNo.1中所示。在拟南芥突变体库得到了gid1b/c(GA受体GID1B和GID1C双突变体，gid1b-3gid1c-1)。其中gid1b-3是GID1b在第174氨基酸编码序列发生突变后提前终止表达的单碱基突变体，该突变的基因序列如序列表中SEQIDNo.3中所示。gid1c-1是GID1c在内含子插入的T-DNA插入突变体，该突变的基因序列如序列表中SEQIDNo.4中所示。在得到这些突变体后，分别导入到拟南芥组织细胞中，获得含有上述突变体的拟南芥种子。首先，将上述种子种植于MS培养基上，萌发5天的小苗移植到蛭石中生长40天左右后植物抽薹开花。专利技术人以cry1为母本，将未开放花苞去雄后，将gid1b/c的花粉沾到cry1的柱头上。成熟后收F1代种子。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过蓝光和CRY1抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：/n步骤(1)将目标拟南芥种子用赤霉素进行处理后置于黑暗条件下生长，以促进种子的萌发和伸长生长；/n步骤(2)对所述的经过赤霉素处理过的拟南芥种子在黑暗条件下培养至完全发芽并且其下胚轴明显伸长时，对其利用蓝光进行照射，来抑制赤霉素的作用，从而抑制下胚轴的伸长。/n

【技术特征摘要】
1.一种通过蓝光和CRY1抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
步骤(1)将目标拟南芥种子用赤霉素进行处理后置于黑暗条件下生长，以促进种子的萌发和伸长生长；
步骤(2)对所述的经过赤霉素处理过的拟南芥种子在黑暗条件下培养至完全发芽并且其下胚轴明显伸长时，对其利用蓝光进行照射，来抑制赤霉素的作用，从而抑制下胚轴的伸长。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：利用100mmol/L的赤霉素溶液对拟南芥种子进行浸泡或喷洒，持续时间为1-2天。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)使发芽的拟南芥种子在30μmol/m2/s的连续蓝光照射下生长5天。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将GA受体GID1B和GID1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪全，徐鹏，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31