[發明專利]一種龍葵花青素合成調控基因SnATCN及其應用

有效

• 申請號: 201710202555.8
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106811474B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 丁新華;汪少麗;儲昭輝;賈茹;趙長寶
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;A01H5/00;A01H6/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及植物基因工程技術領域，提供了一種龍葵花青素合成調控基因SnATCN及其應用，其核苷酸序列如SEQ ID No.4所示,其編碼的氨基酸序列如SEQ ID No.5所示；發明人通過設計簡并引物來擴增SnATCN基因的保守區域,然后再通過RACE?PCR的方法從龍葵cDNA中擴增得到SnATCN基因的全長DNA序列；同時發現龍葵果實不同發育階段花青素含量變化和SnATCN基因表達量變化成正相關關系，最后將SnATCN基因在煙草中進行瞬時表達，證實其能夠激活煙草中花青素的合成，最終驗證SnATCN基因對于花青素合成的正調控功能。

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體涉及一種龍葵花青素合成調控基因SnATCN及其應用。

背景技術

花青素作為一種廣泛存在于植物中的水溶性色素，屬于類黃酮類物質，存在于27個科的72個屬的開花植物中(Sarma et al.,1997)。作為一種天然色素,花青素是水溶性的并能賦予許多鮮花和水果紫色、藍色和紅色等顏色,并能促進傳粉和種子分散(Shang etal.,2011)。許多研究證實,天然花青素能保護植物免受一些生物和非生物脅迫(Ballaréetal.,2003)。另外，富含花青素的飲食對于人類健康具有明顯的保健功能?；ㄇ嗨鼐哂兄委熌承┞约膊±绺哐呛鸵种颇[瘤細胞生長的作用，以及提高視力的作用。

目前，影響植物花青素合成的基因主要分為結構基因和調控基因兩大類。其中結構基因是直接編碼花青素合成途徑中的關鍵酶基因，主要包括CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、UF3GT等。這些結構基因參與了花青素合成的不同階段，其中CHS、CHI、F3H等屬于早期結構基因，而DFR、ANS、UF3GT等屬于晚期合成結構基因。而調控基因是編碼轉錄因子的，它們能夠參與調控以上結構基因的時空表達(Holton et al.,2015)。轉錄因子主要是一些MBW(MYB-bHLH-WD40)復合物，其中MYB轉錄因子能夠直接結合花青素合成上游相關結構基因(PAL、C4H、CHI等)的啟動子區，調控其表達(Zhang et al.,2015)。bHLH則能夠與MYB互作有利于其形成的復合物激活花青素下游一些結構基因(DFR、ANS、UF3GT等)的啟動子并進行表達(Xu et al.,2015)。而WD40蛋白能夠通過結合bHLH來維持MBW復合物的穩定性。例如，擬南芥中的AtPAP1/PAP2(MYB)、AtTTG1(WD40)以及AtTT8/GL3/EGL3(bHLH)共同調控花青素結構基因表達，從而影響擬南芥中花青素的合成(Hichri et al.,2011)。

龍葵因具有多種生物活性被作為一種傳統的中藥植物廣泛種植，其具有繁殖快速，結實率高的特點。其植株提取物具有消炎，抗菌，抑制腫瘤生長等作用。龍葵中雖然含有豐富的花青素(Huang et al.,2010)，但是目前還沒有研究對龍葵中花青素的合成調控機制，及其相關基因的克隆和功能驗證進行相關報道。因此，根據下述原因，對龍葵中花青素合成調控基因的克隆及功能驗證具有重大應用價值：(1)Huang(2010)等在通過酸化處理龍葵果實0.5h后檢測其中花青素含量達到了1.28mg/g，而Gavrilova(2011)等檢測了作為花青素重要提取來源的藍莓及黑加侖中的花青素含量，由于品種不同其含量僅為0.41-0.83mg/g以及0.14-1.8m g/g不等。這也暗示高花青素含量的龍葵果實可作為重要的花青素提取來源；(2)作為花青素重要的潛在提取來源，了解龍葵中花青素的合成調控機制，發掘新的花青素合成相關基因，為利用這些相關基因資源培育高花青素品種植株提供重要理論參考價值。

分離克隆花青素合成調控基因是對龍葵中花青素合成機理研究的前提，但是由于龍葵基因組測序工作還未完成，其基因序列未知，使得從其中克隆分離基因會有一定難度，也因此很少有研究對于龍葵中花青素相關調控基因的克隆及功能分析進行研究報道。因此，尋找一種龍葵花青素合成調控基因，以及其簡便可靠的基因克隆方法，以及功能驗證方法對于從龍葵中克隆花青素合成調控基因及其功能驗證是亟待解決的問題之一，該問題的解決將會為后來發掘這些花青素合成調控基因以及利用其作為基因操控對象培育高花青素含量株系提供重要應用價值。