[發(fā)明專利]葡萄細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子VvRR基因及其編碼蛋白和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910446957.1
• 申請(qǐng)日: 2019-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110079537B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余義和;郭大龍;孟祥軒;李旭飛;楊英軍;張國(guó)海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C12N15/82;C07K14/415;A01H5/08;A01H6/82
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛(ài)周

本發(fā)明涉及葡萄細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子VvRR基因及其編碼蛋白和應(yīng)用，屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用強(qiáng)啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)原理的轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將VvRR基因的超量表達(dá)載體轉(zhuǎn)入番茄中，從而獲得轉(zhuǎn)基因番茄植株。實(shí)驗(yàn)證明，相對(duì)于野生型番茄植株，超量表達(dá)VvRR基因的轉(zhuǎn)基因番茄植株的果實(shí)坐果率顯著提高。說(shuō)明VvRR基因與植物果實(shí)坐果率有密切的聯(lián)系，因此VvRR基因可以用于提高植物的果實(shí)坐果率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葡萄細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子VvRR基因及其編碼蛋白和應(yīng)用，屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

葡萄和葡萄酒中富含有益于人體的礦物質(zhì)、維生素和多種必需氨基酸等物質(zhì)。其中，白藜蘆醇具有防癌抗炎、延緩衰老和提高免疫力等功效而引起了全世界的關(guān)注，也促進(jìn)了世界葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。美洲葡萄或歐美葡萄雜交種的果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良且抗逆性強(qiáng)，在鮮食葡萄產(chǎn)業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。但是，美洲葡萄或歐美雜交種葡萄表現(xiàn)出坐果率低的特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中需要大量使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑來(lái)促進(jìn)葡萄果實(shí)坐果。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的使用一方面增加了果農(nóng)的生產(chǎn)成本和勞動(dòng)時(shí)間，同時(shí)也降低了葡萄果實(shí)品質(zhì)，且增加了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，通過(guò)生物技術(shù)培育坐果率高、品質(zhì)優(yōu)良且抗逆性強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因葡萄對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐具有重要意義。

果實(shí)坐果是指胚珠受精后，子房發(fā)育成為幼小果實(shí)的關(guān)鍵過(guò)程，包括盛花后的細(xì)胞分裂和細(xì)胞延伸。該過(guò)程直接決定果實(shí)后期的生長(zhǎng)和發(fā)育，主要包括果實(shí)的數(shù)量和大小、種子發(fā)育狀態(tài)，最終決定果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。葡萄主要通過(guò)子房特異細(xì)胞的分裂來(lái)起始幼果生長(zhǎng)，一般在開(kāi)始開(kāi)花到盛花后5d；隨著細(xì)胞的分裂膨大，子房轉(zhuǎn)變?yōu)橛坠^(guò)程發(fā)生在盛花后6-12d。大部分葡萄在盛花后9-10d落花嚴(yán)重，為第一個(gè)落果高峰期。美洲或歐美雜交種葡萄在這個(gè)時(shí)期落果更為嚴(yán)重，如巨峰等。葡萄生產(chǎn)中主要在盛花后5d左右使用細(xì)胞分裂素或配合赤霉素來(lái)促進(jìn)葡萄坐果。果實(shí)坐果可依賴于、也可不依賴于授粉受精，其中后者也稱為專性單性結(jié)實(shí)。外源激素處理在這兩種坐果類型中都具有重要的調(diào)節(jié)作用。

細(xì)胞分裂素、赤霉素和生長(zhǎng)素是參與果實(shí)坐果與幼果發(fā)育的主要激素，其中赤霉素和生長(zhǎng)素調(diào)控果實(shí)坐果與幼果發(fā)育的分子機(jī)制的研究取得了一定的進(jìn)展。GA3ox和GA20ox家族的大部分基因在果實(shí)坐果和幼果發(fā)育過(guò)程中表達(dá)量快速增加，基因定位表明這些上調(diào)表達(dá)基因主要定位在授粉后的子房中。GID1s(GA Insensitive Dwarf1s)是赤霉素受體基因，其在擬南芥果莢坐果與幼果發(fā)育中起重要作用。GID1A主要在擬南芥的雌蕊中表達(dá)，GID1B和GID1C分別在胚珠和子房壁中表達(dá)。GID1s突變后影響果實(shí)坐果和幼果發(fā)育，gid1a果實(shí)坐果率顯著降低，gid1b和gid1c果實(shí)大小發(fā)生改變、種子發(fā)育不正常。圖位克隆發(fā)現(xiàn)fwf位點(diǎn)包含一個(gè)ARF8基因，該基因?qū)е虏荒軉?dòng)果實(shí)和種子發(fā)育信號(hào)的產(chǎn)生，作為一個(gè)抑制子阻止心皮的發(fā)育，進(jìn)而降低果實(shí)的坐果率。細(xì)胞分裂素在葡萄生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，可以誘導(dǎo)花序由雄性轉(zhuǎn)變?yōu)榇菩浴⒄T導(dǎo)卷須轉(zhuǎn)變?yōu)槠渫雌鞴倩ㄐ颉⒋龠M(jìn)果實(shí)坐果、果粒膨大和單性結(jié)實(shí)、延遲果實(shí)成熟和增加果實(shí)硬度等，其中以促進(jìn)葡萄坐果的應(yīng)用最具有代表性。到目前為止，細(xì)胞分裂素促進(jìn)葡萄果實(shí)坐果的分子機(jī)制或關(guān)鍵基因還不清楚。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供葡萄細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子VvRR基因，該基因能夠提高植物果實(shí)的坐果率。

本發(fā)明還提供了葡萄細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子VvRR，該蛋白能夠提高植物果實(shí)的坐果率。

本發(fā)明還提供了包含葡萄細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子VvRR基因的重組表達(dá)載體，該載體攜帶葡萄細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子VvRR基因，因此能夠超表達(dá)VvRR基因，進(jìn)而能夠提高植物果實(shí)的坐果率。

本發(fā)明還提供了上述的包含葡萄細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子VvRR基因的重組表達(dá)載體的制備方法，能夠制得該載體。