UGT84A1基因在调控花青素合成上的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种UGT84A1基因在调控花青素合成方面的应用，涉及生物技术领域，包括使UGT84A1基因的功能丧失使花青素含量减少，或使UGT84A1基因过表达使花青素含量升高。本发明专利技术利用UGT84A1基因来控制植物体中花青素的合成，为提高牧草花青素含量从而改良牧草品质提供了有力的技术支持。供了有力的技术支持。供了有力的技术支持。

【技术实现步骤摘要】
UGT84A1基因在调控花青素合成上的应用


[0001]本专利技术属于生物
，涉及一种UGT84A1基因在调控花青素合成上的应用。

技术介绍

[0002]糖基转移酶是将活性糖转移到不同的受体分子上, 如蛋白质、核酸、脂质和小分子物质等, 以改变其稳定性、溶解性、生物活性和定位等的酶 (Hou et al., 2004; 2001)。糖基化是生物体内一种普遍的化学修饰，由糖基转移酶催化，糖基化修饰是调节植物生长发育和细胞内物质平衡的重要机制。糖基转移酶家族中的尿苷二磷酸 (UDP)
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糖基转移酶 (UGT) 在糖基化修饰机制中发挥最为重要的作用 (Rahimi et al., 2019)。UGT成员在C端具有保守的氨基酸序列, 该序列由44个氨基酸组成, 被称为PSPG区域 (plant secondary product glycosyltransferase), 该序列与UDP的识别结合相关, 当该区域突变后, 糖基转移酶活性丧失 (Huang et al., 2021; Li et al., 2001)。而N端氨基酸序列通常具有多样性, 被认为与底物的识别有关, 底物通常是带有
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OH、
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COOH、
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NH2、
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SH的分子物质 (Lim and Bowles, 2004)。UGT成员通常以UDP
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糖作为糖供体, 包括UDP
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葡萄糖、UDP
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半乳糖、UDP<br/>‑
鼠李糖等, 其中UDP
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葡萄糖是最常见的糖供体(Lim and Bowles, 2004)。
[0003]花青素是一类水溶性黄酮类物质，对人和动物的健康具有重要价值。研究表明, 花青素具有多种生物学活性, 如抗氧化、抗炎、抗癌等功能, 并能够预防心血管疾病 (Fairlie
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Jones et al., 2017; Gan et al., 2020; Reis et al., 2016)。因此花青素具有重要的营养价值和药理价值，在作物改良中具有重要的研究价值。
[0004]然后目前，关于如何从基因水平控制花青素的合成的研究还相对较少。

技术实现思路

[0005]为实现快速培育能够控制花青素合成的植株，本专利技术经过研究发现通过使UGT84A1基因过表达可以提高植物中花青素含量，使UGT84A1基因功能丧失可以降低植物中花青素含量利用本专利技术的方法为提高牧草花青素含量从而改良牧草品质提供了有力的技术支持。
[0006]为实现本专利技术的技术目的，本专利技术第一方面提供UGT84A1基因在调控花青素合成方面的应用。
[0007]特别是，所述应用至少包括B1)至B3)中的任一种：B1) 通过增加植物中UGT84A1基因的表达提高花青素的积累；B2) 通过抑制植物中UGT84A1基因的表达降低花青素的积累；B3) 将UGT84A1基因或促进UGT84A1基因表达的生物试剂或抑制UGT84A1基因表达的生物试剂用于制备调控植物花青素含量的制剂。
[0008]其中，所述植物为十字花科植物或豆科植物。
[0009]优选的，所述植物为拟南芥或蒺藜苜蓿。
[0010]其中，所述通过增加植物中UGT84A1基因的表达提高花青素的积累是通过基因工程手段增加活性基因的数量，包括：将UGT84A1基因连接至过表达载体并对宿主细胞进行浸染，所述宿主细胞能够浸染植物并将目的基因整合至植物的染色体中。
[0011]特别是，所述通过抑制植物中UGT84A1基因的表达降低花青素的积累是通过基因工程手段使UGT84A1基因功能丧失。
[0012]特别是，所述通过基因工程手段使UGT84A1基因功能丧失包括向UGT84A1基因中插入Tnt1转座子。
[0013]特别是，所述通过基因工程手段使UGT84A1基因功能丧失包括通过RNAi抑制UGT84A1基因表达。
[0014]其中，所述通过RNAi抑制UGT84A1基因表达是通过构建RNAi表达载体转入苜蓿植株中，进而抑制UGT84A1基因的表达。
[0015]特别是，所述通过基因工程手段使UGT84A1基因功能丧失包括利用基因编辑敲除UGT84A1基因。
[0016]其中，所述基因编辑包括但不限于CRISPR，TALEN。
[0017]为实现本专利技术的技术目的，本专利技术第二方面提供UGT84A1突变体在降低植物中花青素的积累方面的应用，其中，所述UGT84A1突变体含有插入Tnt1转座子的UGT84A1基因。
[0018]为实现本专利技术的技术目的，本专利技术三方面提供UGT84A1过表达载体在提高植物中花青素的积累方面的应用。
[0019]为实现本专利技术的技术目的，本专利技术第四方面提供一种促进植物中花青素含量方法，包括：通过基因工程手段获取高表达UGT84A1基因的植株。
[0020]为实现本专利技术的技术目的，本专利技术第五方面提供一种降低植物中花青素含量方法，包括：通过向UGT84A1中插入Tnt1转座子或通过RNAi抑制UGT84A1基因表达或利用基因编辑敲除植物中的UGT84A1基因获取UGT84A1表达抑制的植株。
[0021]为实现本专利技术的技术目的，本专利技术第六方面提供一种培育植物的方法，通过提高受体植物中UGT84A1蛋白的表达量，得到转基因植物；与受体植物相比，转基因植物的花青素含量升高。
[0022]为实现本专利技术的技术目的，本专利技术第七方面提供一种培育植物的方法，通过减少受体植物中UGT84A1蛋白的表达量，得到植物；与受体植物相比，植物中花青素含量降低。
[0023]有益效果，本专利技术利用UGT84A1基因，使其在植物中过表达或功能丧失即可实现快速培育花青素含量升高或降低的植株，从而改良牧草品质提供了有力的技术支持。
附图说明
[0024]图1是实施例1中DNA和RNA水平鉴定mtugt84a1突变体的结果图，其中，1A表示Tnt1在mtugt84a1
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2突变体的插入位置；1B表示突变体为纯合体，1C表示MtUGT84A1基因在突变体中的表达结果；图2是实施例1中mtugt84a1突变体表型分析结果图，其中，图2A是野生型和突变体萌发后幼苗材料下胚轴和叶柄照片，图2B是野生型和突变体幼苗期（出苗30天）叶片和叶柄的照片，图2C是野生型和突变体材料生长3个月整株表型照片，图2D是图C植株分枝放大照
片，图2E是野生型和突变体材料叶柄长度测定结果，图2F是野生型和突变体材料花青素含量测定结果，图2G是野生型和突变体材料株高测定结果；图2H是野生型和突变体材料节间长测定结果，图2I是野生型和突变体材料节间数量测定结果；图3是实施例2中花青素合成基因的表达分析结果；图4是实施例3中野生型和突变体材料花青素糖苷含量测定结果，其中图4A表示野生型和突变体材料中花青素糖苷芍药素3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.UGT84A1基因在调控花青素合成方面的应用。2.如权利要求1所述的UGT84A1基因在调控花青素合成方面的应用，其特征在于，所述应用至少包括B1)至B3)中的任一种：B1) 通过增加植物中UGT84A1基因的表达提高花青素的积累；B2) 通过抑制植物中UGT84A1基因的表达降低花青素的积累；B3) 将UGT84A1基因或促进UGT84A1基因表达的生物试剂或抑制UGT84A1基因表达的生物试剂用于制备调控植物花青素含量的制剂。3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述B1) 通过增加植物中UGT84A1基因的表达提高花青素的积累是通过基因工程手段增加活性基因的数量，包括：将UGT84A1基因连接至过表达载体并对宿主细胞进行浸染，所述宿主细胞能够浸染植物并将目的基因整合至植物的染色体中。4.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述B2) 通过抑制植物中UGT84A1基因的表达降低花青素的积累是通过基因工程手段使UGT84A1基因功能丧失，包括C1)至C3)中的任一种：C1）向UGT84A1基因中插入Tnt1转座子；C2）通过RNAi抑制UGT84A1基因表达；C3）利用基因编辑敲除植物中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪，康俊梅，李明娜，龙瑞才，陈林，王珍，杨青川，
申请(专利权)人：中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，
类型：发明
国别省市：