苏氨酸合酶VvThrC1在控制葡萄低温抗性中的应用制造技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，公开了苏氨酸合酶VvThrC1在控制葡萄低温抗性中的应用，所述基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术主要对低温下VvThrC1的功能研究以期能初步阐述VvThrC1在低温下增加葡萄中苏氨酸含量及增强葡萄抗寒性过程中的作用机制。本发明专利技术为后续利用转基因技术选育葡萄抗寒性品种提供理论基础。理论基础。

【技术实现步骤摘要】
苏氨酸合酶VvThrC1在控制葡萄低温抗性中的应用


[0001]本专利技术涉及生物
，更具体的涉及苏氨酸合酶VvThrC1在控制葡萄低温抗性中的应用。

技术介绍

[0002]春季晚霞即“倒春寒”等气候灾害是葡萄(Vitis vinifera L.)和葡萄酒行业面临的一大挑战。冷胁迫是对农作物的生长和产量产生负面影响的气候因素之一。冷胁迫会诱导物中活性氧(ROS)的过度积累，进一步干扰植物生理过程，严重时甚至导致其死亡(Chinnus amy等人，2007)。植物在低温非冷冻温度下产生一系列生理生化的变化从而获得更大的耐寒性，被称为冷适应(CA)(Thomashow,2001)。了解CA的生理和分子机制对提高葡萄抗寒性具有重要意义。先前的研究在葡萄中发现了CBFs和ICE1基因(Dong等人，20133a,b,c；Xu等人，2014a)。其他冷诱导的转录因子也有报道。有研究发现在葡萄中过表达VabHLH1通过调节CBFs的信号通路增加其耐寒性(Xu等人，2014b)。除此之外。孙等人研究发现VaAQUILO通过调节棉籽糖的合成参与葡萄叶片的低温响应(Sun等人，2018)。还有研究发现VaERF092通过调节葡萄转录因子Vawrky33来提高葡萄的耐寒性(Sun等人，2019)。尽管这些研究使得我们增加了对葡萄响应低温胁迫的认识，然而对于葡萄冷应激反应调控网络来说依旧相对匮乏，有待进一步研究。
[0003]代谢物的变化是提高植物在CA期间耐寒性的重要策略之一。在冷胁迫下，特定的氨基酸、糖类、胺类和脂类的含量被改变，以通过调整渗透压、清除ROS等来提高耐寒性(Shulaev等人，2008；Jansk
á
等人，2010)。氨基酸是许多小分子的前体，参与植物的生长、发育、代谢和对压力的反应(Watanabe等人，2013；Fagard等人，2014；Hildebran等人，2015)。氨基酸主要作为次级代谢物、渗透保护剂、线粒体ATP生产的底物和非生物胁迫下的信号分子(Heinemann&Hildebrandt,2021)。近年来，植物在CA过程中的氨基酸变化情况已被报道(Yelenosky，1979；Svenning等人，1997；Kocsy等人，2000；Di onne等人，2001；Mazzucotelli等人，2006；Kov
á
cs等人，2010)。脯氨酸是一种众所周知的胁迫诱导氨基酸，特别是在冷胁迫期间，在植物中(Swaaj等人，1985；等人，1989；等人，1990)。在许多研究中，脯氨酸的积累被用作各种压力下的ROS清除剂(Raza等人，2023)。脯氨酸在低温下的积累可以减少氧化应激损伤和膜损伤，提高叶片抗氧化酶的水平，改善叶片含水量，并增加叶片光合作用(Priya等，2019)。在紫花苜蓿中过量表达MfERF1，通过诱导Δ1
‑
吡咯啉
‑5‑
羧酸合成酶(P5CS)的表达来促进脯氨酸的积累，以提高耐寒性(Zhuo等，2017)。除脯氨酸外，还发现谷氨酸在小麦寒冷条件下会积累并影响多胺和谷胱甘肽的合成(Kocsy等，2000)。在拟南芥、小麦、草莓和玉米中也观察到苏氨酸含量的增加(Naidu等人，1991；Kaplan等人，2004；Kov
á
cs等人，2011；Rohloff等人，2012；Jiang等人，2022)。然而，苏氨酸合成在植物冷应激反应过程中的可能作用仍需研究。
[0004]本专利技术以
‘
玫瑰香
’
(V.vinifera cv.Muscat Hamburg)组培苗为材料，研究苏氨酸合酶(VvThrC1)对葡萄抗寒性的影响。我们在玫瑰香中鉴定到四个苏氨酸合酶家族成员，其
中仅有VvThrC1在葡萄叶片及根系中表达上调。由于VvThrC1是合成苏氨酸的关键酶，对苏氨酸含量进一步测定发现低温下葡萄叶片及根系中苏氨酸含量增加。烟草亚细胞定位结果表明VvThrC1定位于叶绿体的小区域内。进一步过表达及敲除VvThrC1的结果表明，过表达VvThrC1可以增加苏氨酸含量，同时增加葡萄抗寒性；敲除VvThrC1降低了苏氨酸含量，降低了葡萄抗寒性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了苏氨酸合酶VvThrC1在控制葡萄低温抗性中的应用，所述的苏氨酸合酶为SEQ ID NO.2所示。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采取以下技术措施：
[0007]苏氨酸合酶VvThrC1或编码苏氨酸合酶VvThrC1的基因在控制葡萄低温抗性中的应用，所述的苏氨酸合酶为SEQ ID NO.2所示。
[0008]以上所述的应用，具体为：
[0009]提高葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的表达量来提高葡萄的低温抗性；
[0010]抑制或降低葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的表达来减弱葡萄的低温抗性；
[0011]以上所述应用中，优选的，所述的抑制或降低葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的表达目的是使得VvThrC1蛋白功能丧失。
[0012]提高葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的编码基因的表达来提高葡萄的低温抗性；
[0013]敲除、抑制或者沉默葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的编码基因的表达来减弱葡萄的低温抗性。
[0014]以上所述的应用中，优选的，所述的敲除采用的是CRISPR/Cas9系统。
[0015]以上所述的应用中，CRISPR/Cas9系统编辑后的抗低温性减弱的葡萄，具有SEQ ID NO.4或SEQ ID NO.6所示多核苷酸。
[0016]葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1或苏氨酸合酶VvThrC1编码的基因在制备抗低温转基因葡萄中的应用，所述应用具体为：将提高葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1表达量的物质导入葡萄中；
[0017]以上所述的应用，优选的，所述的物质为含有编码苏氨酸合酶VvThrC1的核酸分子，或其表达框，重组载体，重组微生物；
[0018]所述的编码苏氨酸合酶VvThrC1的核酸分子为SEQ ID NO.1所示。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0020]通过过表达及敲除技术对VvThrC1在葡萄抗寒过程中的调控机制的研究，对后续利用转基因技术选育葡萄抗寒性品种提供理论基础，对降低葡萄因低温减产，提高国内葡萄的产业竞争力，发展国民经济有重要的理论意义和现实意义。
附图说明
[0021]图1低温处理条件下苏氨酸合酶家族成员的表达模式分析；
[0022]其中：A为低温处理下玫瑰香葡萄叶片中VvThrC1的表达情况；
[0023]B为低温处理下玫瑰香葡萄叶片中VvThrC2的表达情况；
[0024]C为低温处理下玫瑰香葡萄叶片中VvThrC3的表达情况；
cDNA Synthesis SuperMix(Transgen,Beijing,China)合成cDNA。按照SYB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 苏氨酸合酶VvThrC1或编码苏氨酸合酶VvThrC1的基因在控制葡萄低温抗性中的应用，所述的苏氨酸合酶为SEQ ID NO.2所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：提高葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的表达量来提高葡萄的低温抗性。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：抑制或降低葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的表达来减弱葡萄的低温抗性。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述的抑制或降低葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的表达目的是使得VvThrC1蛋白功能丧失。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：提高葡萄中苏氨酸合酶VvThrC1的编码基因的表达来提高葡萄的低温抗性。6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：敲除、抑制或者沉默葡萄中苏氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛海平，侯雨君，孟琳，廖晓利，李青云，周慧敏，
申请(专利权)人：中国科学院武汉植物园，
类型：发明
国别省市：