[發明專利]高溫環境下提高植物葉綠素含量的轉錄因子及其調控植物花瓣中葉綠素合成的應用

有效

• 申請號: 201810070207.4
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108315334B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 寧國貴;申玉曉;王楨;杜星;劉芳;包滿珠
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/11;C12N15/10;C07K14/415;C12N15/82;C12N15/66;C12N1/21;A01H5/00;A01H5/02;A01H6/82;C12R1/01
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 王和平;馮超

本發明公開了一種高溫環境下提高植物葉綠素含量的轉錄因子及其調控植物花瓣中葉綠素合成的應用，當兩個轉錄因子在轉基因植株中共表達時，使植株在高溫環境下葉綠體含量相較于對照顯著提高的應用，屬于植物基因工程技術領域。所述轉錄因子包含Fbp21和Fbp21，其核苷酸序列如序列表SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：3所示，其對應的蛋白質的序列如SEQ ID NO：2和SEQ ID NO：4所示。這兩個基因片段能夠在高溫環境下改變植物的花色，將這兩個基因片段依次轉化植物得到同時包含這兩個基因的轉基因植株，在高溫環境下使轉基因植物的花色發生改變，葉綠素含量增加，為今后植物耐熱研究中提高植物中葉綠素的含量提供參考。

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體地指一種高溫環境下提高植物葉綠素含量的轉錄因子及其調控植物花瓣中葉綠素合成的應用。

背景技術

隨著全球氣候的變暖，溫室效應日益顯著，極端氣候時有發生，植物生長中會遭受各種脅迫條件，例如高溫、干旱、凍害、鹽堿等，這些逆境條件嚴重影響植物生長發育過程。我國長江及其中下游流域等地區栽培的重要經濟及觀賞植物在夏季常常遭受異常高溫的侵襲，且高溫常伴隨著干旱和各種病害的發生，從而使植物抗性下降，生長勢減弱，從而導致產量降低，品質劣化。在高溫條件下，植物細胞大量失水，使光合作用光合呼吸作用受到抑制，植物葉片發生卷曲，葉色變黃，水分利用率降低，電解質外滲，細胞膜透性增加，細胞微觀組織結構受損等。高溫脅迫導致的光合器官功能受阻或完全喪失，是最終導致作物產量下降的主要原因之一(耶興元等，2004；Chaves et al.,2009；郝召君等，2017；李佳佳等，2017)。

大量研究表明，當植物遭受高溫脅迫時，葉綠體、線粒體的結構受到直接的不可逆的損傷，光合色素降解，進而抑制光合作用。高溫脅迫對葉綠體外膜和類囊體膜結構造成破壞，致使H⁺透性增加，造成ATP生成降低，葉綠素含量也隨之降低(楊慧斌，2012；郝召君等，2017)。如何提高植物的耐熱性，減緩高溫對光合作用抑制，緩解高溫脅迫傷害，是一直以來的研究熱點。馬紹鋆(2017)總結緩解蔬菜的高溫脅迫傷害技術主要有物理途徑、化學途徑和生物學途徑等 3個方面。物理途徑主要通過降溫設備使用，增加空氣濕度，CO₂加富等；化學途徑主要通過外源施加植物激素、糖類、亞精胺、褪黑素等物質；例如，熊作明等(2006)通過噴施多效唑提高多年生黑麥草的葉綠素，可溶性糖含量，增強超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)的活性，以緩解高溫脅迫，提高黑麥草的抗熱性。慕宇等 (2017)在高溫環境下通過對花后的小麥合理的施加不同配比的氮肥使葉綠素的下降幅度減小從而減輕高溫脅迫對春小麥的傷害。生物學途徑主要有脅迫響應相關的基因超量表達或者RNA干涉等。逆境響應基因DREB、NAC、HSFs、HsP、WRKY和MYB等基因多有報道在農作物及觀賞植物，如玉米，番茄，黃瓜，地被菊花等中超量表達逆境響應基因提高植物耐熱性等(Mishra等,2002；魏倩等，2011；畢煥改等，2016)。

因此通過轉基因的方法提高葉綠素的含量，緩解高溫對植物光合作用的傷害，提高植物的高溫適應性是可行的。

發明內容

本發明的目的提供了一種高溫環境下提高植物葉綠素含量的轉錄因子Fbp21和Fbp22及其調控植物花瓣中葉綠素合成的應用。首先將轉錄因子Fbp21的完整翻譯區與花椰菜花葉病毒啟動子結合后轉入一般植物體內,然后將轉錄因子Fbp22的完整翻譯區與花椰菜花葉病毒啟動子結合后再轉入已轉化的Fbp21轉基因植株之中，因此得到Fbp21和Fbp22共同轉化的轉基因植株Fbp21*22。轉基因植物在高溫環境(40℃,16h/28℃,8h)下花色，葉色發生變化，顯著提高了植株組織內葉綠素的含量。

本發明提供的一種高溫環境下提高植物葉綠素含量的轉錄因子，所述轉錄因子包括轉錄因子Fbp21和轉錄因子Fbp22，其核苷酸序列分別如SEQ ID No.1和SEQ ID No.3所示。