[發明專利]一種調控植物內源乙烯含量的方法

有效

• 申請號: 201410124337.3
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN104073512B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 薛紅衛;譚樹堂
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海生命科學研究院
• 主分類號: C12N15/84
• 分類號: C12N15/84;C12N15/54;C12N15/113;A01H5/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳靜

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域，具體來講，涉及一種調控植物內源乙烯含量的方法。

背景技術

乙烯是一種以氣體狀態存在的植物激素。從上個世紀來，乙烯作為一種信號分子在植物體內發揮的重要作用逐漸被人們所認識，因此被列為植物六大激素之一。乙烯在種子萌發、葉片及花的衰老、果實成熟、細胞伸長、逆境及病原反應中都起到了重要的調控作用。

暗生長下的擬南芥幼苗在較高濃度(>0.1μL/L)的乙烯處理下會出現組成型的三重反應，包括抑制下胚軸和根的伸長、促進下胚軸的膨脹及幼苗頂端過分彎曲。在通常情況下，植物細胞內的乙烯需要維持在一個較低的濃度來保持它的正常生長，當發生環境變化或者遭遇侵害時，植物需要快速地合成乙烯來應對這些變化，以保證自身的生長，研究乙烯合成過程中的一些調控機制有助于更好地了解植物在生長發育過程中乙烯的調控與應答過程，從而實現人工調控植物的生長和發育。張舒群等(參見Liu?and?Zhang,2004;Han?et?al,2010報道)十分關注MAPK對于ACS的磷酸化調節，MAPK是真核生物中十分重要的一類蛋白激酶，在植物生長發育與抗逆反應中均具有至關重要的功能，擬南芥MPK3/6以及它們在煙草中的同工酶SIPK、WIPK均參與了植物的抗逆反應，并且影響了植物體內有乙烯合成，其中MPK3/6通過磷酸化ACS2/6等一類ACS正調控了其活性，并進而影響了抗病反應中的乙烯合成。此外乙烯合成在果實成熟中會大量釋放，促進其成熟，以及葉片的脫落。乙烯在植物的葉片衰老，抗病反應，抗水澇中也起著十分重要的作用。植物衰老過程中乙烯含量會上升，從而加快此過程。番茄灰霉病菌(Botrytis?cinerea)可以誘導植物的乙烯合成，從而參與此抗病反應過程中。此外，水稻中乙烯在抗水淹中起著正調控作用。

植物乙烯的合成是一個十分保守而相對簡單的過程，可由其前體S-腺苷甲硫氨酸在ACC合酶(ACC?synthases，ACSs)催化下，合成ACC，進一步由ACC氧化酶(ACO)氧化為乙烯氣體(Ethylene)，作為一種氣體激素，可以方便地應用于果實催熟等農產品保藏中；此外由于乙烯對于水稻地抗水淹過程中起著十分重要的作用，調控植物體內的乙烯含量具有十分重要的功能。

乙烯的前體是甲硫氨酸(Methionine)，甲硫氨酸與ATP反應生成S-腺苷-L-甲硫氨酸(AdoMet)，再經ACS催化后生成1-氨基環丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic?acid，ACC)；ACC在ACC氧化酶(ACC?oxidase，ACO)的催化下與氧氣反應生成乙烯(Ethylene)，CO₂和HCN。甲硫氨酸是生物體內的一種必需氨基酸，通過同位素標記的方法發現在合成乙烯的過程中，甲硫氨酸的第3、4位上的碳原子最終形成乙烯，而剩下的甲硫基則通過楊氏循環不斷地再循環利用。甲硫氨酸與ATP反應，由AdoMet合酶催化生成AdoMet，一種乙烯合成的中間體。AdoMet再經ACS催化生成ACC，這個過程是乙烯生物合成過程中的一個限速步驟。

乙烯的合成過程除了在植物生長發育和應對環境變化時受到調控，同時它還能夠與其它一些信號通路相關聯，形成一個復雜的調控網絡，如乙烯與光信號的互作；生長素能夠促進除ACS1外的所有ACS蛋白的表達，GA與乙烯共同調控擬南芥黃化苗頂端彎鉤發育等。想要完全解開乙烯合成及其信號通路的調控過程還需要更多的研究和探索。

因此，本領域迫切需要提供一種有效而靈敏地調控植物內源乙烯含量的手段。

發明內容

本發明的目的在于提供一種調控植物內源乙烯含量的方法。

在本發明的第一方面，提供一種調控(包括：上調或下調)植物體內乙烯含量或調控植物生長性狀的方法，所述方法包括：調控植物體內CKI8基因(又稱為CK1.8)的表達。

在一個優選例中，所述的CKI8基因編碼：

(a)SEQ?ID?NO:2所示氨基酸序列的多肽；或

(b)將SEQ?ID?NO:2所示氨基酸序列經過一個或多個(如1-20個；較佳地1-10個；更佳地1-5個；更佳地1-3個)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；

(c)與SEQ?ID?NO:2所示氨基酸序列具有70%(較佳地80%；更佳地90%；更佳地95%；更佳地98%；更佳地99%)以上相同性，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。

在另一優選例中，所述的CKI8基因是：