[發明專利]調節植物類黃酮合成及紫外抗性的基因及其應用

有效

• 申請號: 201811049304.1
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN110894506B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 劉宏濤;梁通;史辰
• 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;A01H5/00;A01H6/20;A01H6/46;C12Q1/6895
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發明涉及調節植物類黃酮合成及紫外抗性的基因及其應用。首次研究及揭示了油菜素甾醇信號通路對植物體內類黃酮合成以及植物對紫外線的抗性的影響及其分子機制。油菜素甾醇信號通路，特別是其中的轉錄因子BES1，其能夠負調控MYB轉錄因子，在此基礎上調控植物體內類黃酮合成，并進而調控植物對紫外線的抗性。

技術領域

本發明屬于植物學和分子生物學領域，更具體地，本發明涉及調節植物類黃酮合成及紫外抗性的基因及其應用。

背景技術

植物光合作用中，能夠利用的主要光譜區是波長640～660nm的紅光部分和波長400～500nm的藍光部分。而紫外線對植物光合作用沒有什么作用，現有技術中，也有認為過多的紫外線照射會影響植物的光合作用效率。植物進化過程中，體內也獲得了一些抵抗紫外脅迫的機制。

紫外線UV-B(280-315nm)是太陽光的一部分，可以部分到達地表，對植物生長發育具有重要影響。UV-B既可以作為光信號調節植物生長發育，例如抑制下胚軸伸長、促進類黃酮和花青素積累、抑制避蔭性和高溫響應等；也可能對植物造成脅迫，比如損傷葉綠體光合復合體進而抑制光合作用、DNA吸收UV-B進而造成DNA損傷等。

植物作為固生生長的生物，既要抵抗紫外脅迫，同時也要兼顧生長發育。關于這方面的研究比較少，可供分子設計育種的基因也很少。MYB轉錄因子已被證實在植物抗逆脅迫中起作用。MYB轉錄因子可以直接控制黃酮醇合成基因的表達，從而促進類黃酮的積累。植物體內的類黃酮可以吸收UV-B，作為“防曬霜”保護植物細胞，增強植物對紫外脅迫的抵抗能力。類黃酮除了保護植物，抵抗紫外脅迫，同時在人類健康和工業生產中有重要作用，它具有抗炎、抗氧化、抗癌功效，也可以作為天然產物應用于食品加工。

但是，關于UV-B誘導類黃酮積累和抵抗紫外脅迫的研究還不是很清楚，至少有以下問題有待解決：1.在沒有UV-B時，MYB基因表達量低，類黃酮積累少，那么植物在正常生長狀態下是如何抑制MYB表達呢？已發現存在正調控因子促進MYB基因表達，是否存在其他因子調控MYB基因表達？2.植物是如何平衡正常的生長發育和抵抗紫外脅迫呢？因此，本領域亟待研究這些問題，發現更多的調控MYB的基因有利于精細定向地調控類黃酮的積累；闡明植物平衡生長發育和抵抗紫外脅迫的分子機理，有助于培育出既抗紫外脅迫又兼顧產量的優質品種。

發明內容

本發明的目的在于提供調節植物類黃酮合成及紫外抗性的基因及其應用。

在本發明的第一方面，提供一種調節植物體內類黃酮合成或調控植物對紫外線的抗性的方法，所述方法包括：調控植物體內油菜素甾醇(BR)信號通路的轉錄因子BES1，從而調控(負調控)植物體內類黃酮的合成或植物對紫外線的抗性；其中，所述的BES1包括其同源物。所述的同源物包括在多個物種中的同源多肽或基因，例如擬南芥或玉米中BES1，水稻中OsBZR1homolog。

在一個優選例中，所述方法選自：(a)下調BES1，從而促進植物體內類黃酮的合成或提高植物對紫外線的抗性；或(b)上調BES1，從而抑制植物體內類黃酮的合成或降低植物對紫外線的抗性。

在另一優選例中，(a)中，BES1被下調，使得MYB轉錄因子表達增加，進而促進植物體內類黃酮的合成或提高植物對紫外線的抗性；或(b)中，BES1被上調，使得MYB轉錄因子表達降低，進而抑制植物體內類黃酮的合成或降低植物對紫外線的抗性；較佳地，所述的MYB轉錄因子包括MYB11，MYB12，MYB111。

在另一優選例中，所述的BES1通過與MYB基因啟動子G-box結合而調控MYB轉錄因子表達。

在另一優選例中，(a)中，下調BES1包括：在植物中敲除或沉默BES1的編碼基因，或抑制BES1的活性；較佳地，包括(但不限于)：以特異性干擾BES1的編碼基因表達的干擾分子來沉默BES1，以紫外脅迫抑制BES1表達，以CRISPR系統進行基因編輯從而敲除BES1的編碼基因，或以同源重組的方法敲除BES1編碼基因。