[發明專利]調控木質素提高塊根作物產量的應用技術

有效

• 申請號: 201810366885.5
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN110396522B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 張鵬;王紅霞;楊楠;殷旻昊;鐘英英;張延娣
• 申請（專利權）人: 中國科學院分子植物科學卓越創新中心
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/52;A01H5/00;A01H6/00;C12Q1/6895;C12Q1/25
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發明涉及調控木質素提高塊根作物產量的應用技術。本發明揭示了一種與塊根或塊莖類植物的產量性狀密切相關的基因――4CL1，及其編碼蛋白。本發明公開了這種4CL1基因的用途，尤其是用于增加塊根或塊莖植物的產量。

技術領域

本發明屬于植物學領域，更具體地，本發明涉及調控木質素提高塊根作物產量的應用技術。

背景技術

薯類植物主要指具有可供食用塊根或地下莖的一類陸生作物。有塊根、塊莖類，如番薯(紅薯、甘薯)、木薯、馬鈴薯、薯蕷(山藥)、腳板薯等，多行無性繁殖，只留薯塊作種，并可以用藤本進行繁殖。這類植物一般耐寒力較弱，多在無霜季節栽培，低溫會抑制薯類作物的生長，造成塊根或塊莖的減產，因此種植薯類作物應盡量避免長時間的低溫期；此外，疏松、肥沃、深厚的土壤和多量鉀肥有利于提高薯類作物產量及品質。

以甘薯為代表的薯類作物，是世界上重要的糧食、飼料和工業原料作物，在保證中國生物質能和糧食安全等方面具有重要作用。甘薯屬旋花科，甘薯屬，甘薯種，為蔓生性草本植物。甘薯植株可分為根、莖、葉、花、果實、種子等部分。甘薯是一種重要的糧食作物，也是食品加工業的重要原料，營養價值豐富。因此，甘薯品種優化以及培植、再生技術的研究具有重要的意義。常見的與甘薯一樣具有塊根結構的植物還有：木薯，紫薯，何首烏呢等，而馬鈴薯為塊莖植物。

薯類植物的儲藏根是重要的儲能器官，儲藏根的發育是一個復雜的生物學過程，包括膨大啟始和后續加厚等。這些過程不僅受內源激素和基因的調控，還受外界環境的影響。然而，目前對于調控儲藏根膨大發育的分子機制還知之甚少。

因此，本領域有必要研究薯類植物中能夠調控薯類植物的儲藏根的優良基因，從而為植物的改良提供新的途徑。

發明內容

本發明的目的在于提供木質素合成通路基因4CL1顯著提高塊根產量的應用。

在本發明的第一方面，提供一種提高塊根植物(作物)或塊莖植物(作物)的產量的方法，所述方法包括：在塊根或塊莖植物中增加4-香豆酸-輔酶A-連接酶(4CL1多肽)的表達或活性。

在一個優選例中，所述的塊根植物或塊莖植物是薯類植物。

在另一優選例中，所述的塊根植物或塊莖植物包括(但不限于)：甘薯、紫薯、木薯、甘薯、馬鈴薯、山藥、芋頭、葛根、魔芋、洋姜、雪蓮果。

在另一優選例中，所述的4-香豆酸-輔酶A-連接酶選自下組：

(a)如SEQ ID NO:2氨基酸序列的多肽；

(b)將SEQ ID NO:2氨基酸序列經過一個或多個(如1-20個；較佳地1-10；更佳地1-5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(a)限定的多肽序列有85％以上(較佳地90％以上，更佳地95％以上，如98％以上，99％以上)同源性且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或

(d)具有(a)蛋白功能的SEQ ID NO:2的蛋白片段。

在另一優選例中，所述的4-香豆酸-輔酶A-連接酶是外源的4-香豆酸-輔酶A-連接酶，通過重組方式將編碼4-香豆酸-輔酶A-連接酶的多核苷酸引入到塊根植物或塊莖植物中。

在另一優選例中，所述的方法包括步驟：

(i)提供攜帶表達載體的農桿菌，所述的表達載體含編碼4-香豆酸-輔酶A-連接酶的多核苷酸；

(ii)利用農桿菌使所述編碼4-香豆酸-輔酶A-連接酶的多核苷酸轉入塊根植物或塊莖植物。

在另一優選例中，所述的塊根植物或塊莖植物是甘薯。

在另一優選例中，所述的提高塊根植物或塊莖植物的產量包括：