miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用及方法技术

本发明专利技术属于生物技术领域，尤其涉及miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用及方法。本发明专利技术采用抗坏血酸(AsA)生物合成代谢途径关键基因通过psRNATarget数据库进行miRNA预测，筛选出调控番茄抗坏血酸生物合成的关键miRNA—miR319b，miR319b可以通过抑制SlGME1、SlGME2的mRNA翻译的方式负调控靶基因的表达，继而影响AsA的生物合成和积累，为揭示miR319b调控AsA生物合成的分子机制提供了理论依据，miR319b作为调控植物抗坏血酸合成和积累的新靶点，为提高番茄植株抗坏血酸含量提供了新的视角，也为改善番茄品质与提高番茄抗性育种提供了新的思路。供了新的思路。供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】
miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用及方法


[0001]本专利技术涉及生物
，特别涉及miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用。

技术介绍

[0002]番茄(Solanum lycopersicum)是一种重要的大宗蔬菜，在全世界范围内广泛种植。番茄不仅种植面积广，而且其食用方式多种多样，既可作为水果鲜食，也可熟食，或加工成果酱、果汁等产品，深受广大消费者喜爱。番茄果实中富含包括抗坏血酸(Ascorbic acid或AsA，又称维生素C)在内的多种维生素，一般情况下，AsA含量为200
‑
250mg
·
kg
‑1。抗坏血酸是动植物所必须的一种抗氧化物质，同时也是重要的生长调控因子，在植物的生长发育的过程中发挥重要作用，参与细胞的生长和分裂、细胞壁合成、光合作用、激素生物合成及衰老等与生长发育相关的代谢活动。此外，人类和一些灵长类动物自身无法合成抗坏血酸，必须从食物特别是新鲜水果蔬菜中摄取。鉴于抗坏血酸在生物体内的重要功能，提高植物中抗坏血酸的含量的研究显得十分重要，AsA的含量衡也是量番茄品质高低的重要标准。但目前对AsA合成的调控机制的认识较少，因此，解析番茄抗坏血酸生物合成调控机制在促进番茄生长发育与改善果实品质方面具有重要作用，可为今后番茄的栽培管理与育种工作提供一定的理论依据。
[0003]现有的科学研究多集中在抗坏血酸生物合成途径基因与转录因子，研究人员已在植物中发现4条抗坏血酸生物合成途径，包括D
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甘露糖/L
‑r/>半乳糖合成(D
‑
Man/L
‑
Gal)途径、半乳糖醛酸途径、古洛糖途径与肌醇途径，并发现多个转录因子参与调控抗坏血酸合成过程。转录、翻译和翻译后机制会严格调控AsA的生物合成和再生循环。研究表明，microRNA(miRNA)在植物转录后基因表达的过程中发挥着至关重要的作用，miRNA虽无法编码蛋白质，但能通过调控靶基因的方式参与调控植物的生长发育，植物体内miRNA及其靶基因表达的改变可以影响多种遗传性状。目前，对植物miRNA生物途径、功能分析等工作已经在多种植物中开展，然而主要的研究方向集中在miRNA对非生物抗性和植物生长发育的调控上，较少有miRNA等非编码RNA参与植物抗坏血酸合成积累过程方面的研究，尤其是在番茄中研究更是鲜有提及。因此，解析miRNA生物学功能与番茄AsA合成相关基因表达调控的主效机制对植物AsA合成的分子机理研究将具有极大的推动作用，而且将为培育高AsA积累量和高抗氧化胁迫番茄品种提供了新的视角，具有重要的科研意义和育种价值。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用，并提供了以该miRNA为靶点的调控植物抗坏血酸积累的方法，目的在于解决或至少部分解决现有技术中的问题。
[0005]本专利技术具体通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术的第一方面提供了miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用。
[0007]进一步地，所述miR319b的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]更进一步地，所述miR319b前体的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0009]进一步地，所述植物为番茄。
[0010]本专利技术的第二方面提供了一种调控植物抗坏血酸积累的方法，包括以下步骤：调控植物体内miR319b的表达量，所述调控植物抗坏血酸积累包括正调控所述植物抗坏血酸积累和负调控所述植物抗坏血酸积累。
[0011]进一步地，通过降低miR319b的表达量，实现正调控所述植物抗坏血酸积累；通过增强miR319b的表达量，实现负调控所述植物抗坏血酸积累。
[0012]进一步地，通过降低miR319b的表达量，实现正调控所述植物抗坏血酸积累，包括以下步骤：构建miR319b沉默表达载体，转化野生型植物，培养获得miR319b低表达或不表达的转基因植物。
[0013]进一步地，通过增强miR319b的表达量，实现负调控所述植物抗坏血酸积累，包括以下步骤：构建miR319b超量表达载体，转化野生型植物，培养获得miR319b过表达的转基因植物。
[0014]进一步地，所述miR319b超量表达载体的构建方法包括：将miR319b前体的基因序列通过同源重组方式连接到pHellsgate8表达载体的启动子下游，构建得到所述miR319b超量表达载体；其中，所述miR319b前体的基因序列如SEQ ID NO.2所示。
[0015]进一步地，转化方法包括基因枪法、电击法、显微注射法或农杆菌介导法。
[0016]本专利技术的优点及积极效果为：
[0017]1、本专利技术采用抗坏血酸(AsA)生物合成代谢途径关键基因通过psRNATarget数据库进行miRNA预测，筛选出调控番茄抗坏血酸生物合成的关键miRNA—miR319b。研究发现miR319b可以通过抑制SlGME1、SlGME2的mRNA翻译的方式对靶基因的表达进行负调控，继而影响AsA的生物合成和积累。超量表达miR319b的转基因番茄植株中抗坏血酸积累量呈现下降趋势，表明miR319b对番茄抗坏血酸积累也表现出负调控关系，为揭示miRNA调控抗坏血酸生物合成的分子机制提供了一定的理论基础。
[0018]2、本专利技术提供的miR319b作为调控植物抗坏血酸合成和积累的新靶点，由于miR319b对番茄抗坏血酸合成积累具有负调控作用，可通过基因编辑技术下调miR319b的表达水平，以此解除或削弱对AsA生物合成途径关键基因SlGME1、SlGME2的翻译抑制作用，进而提高番茄果实中抗坏血酸的积累量，增强番茄植株对外界胁迫的抵御能力，为提高番茄植株抗坏血酸含量提供了新的视角，也为改善番茄品质与提高番茄抗性育种提供了新的思路。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例miR319b与靶基因mRNA结合位点预测结果；
[0021]图2为本专利技术实施例烟草瞬时表达验证miR319b对靶基因的表达水平影响；
[0022]图3为本专利技术实施例miR319b超量表达转基因番茄T1代植株miR319b表达水平分析
图；
[0023]图4为本专利技术实施例miR319b超量表达转基因番茄T1代植株靶基因表达水平分析图；其中，图A为SlGME1表达量，图B为SlGME2表达量；
[0024]图5为本专利技术实施例miR319b超量表达转基因番茄T1代植株抗坏血酸含量测定图；其中，图A为原型抗坏血酸含量，图B为总抗坏血酸含量；
[0025]图6为本专利技术实施例miR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用。2.根据权利要求1所述的miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用，其特征在于，所述miR319b的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。3.根据权利要求1所述的miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用，其特征在于，所述miR319b前体的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。4.根据权利要求1
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3任一项所述的miR319b调控植物抗坏血酸积累的应用，其特征在于，所述植物为番茄。5.一种调控植物抗坏血酸积累的方法，其特征在于，包括以下步骤：调控植物体内miR319b的表达量，所述调控植物抗坏血酸积累包括正调控植物抗坏血酸积累和负调控植物抗坏血酸积累。6.根据权利要求5所述的调控植物抗坏血酸积累的方法，其特征在于，通过降低miR319b的表达量，实现正调控所述植物抗坏血酸积累；通过增强miR319b的表达量，实现负调控所述植物抗坏血酸积累。7.根据权利要求6所述的调控植物抗坏血酸积累的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张余洋，朱立辉，叶志彪，卢永恩，叶杰，欧阳波，王昕，
申请(专利权)人：湖北洪山实验室，
类型：发明
国别省市：