[發明專利]一種提高植物原花色素生物合成的方法及其應用

有效

• 申請號: 202010188984.6
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN113493792B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 江文波;龐永珍;魏解冰
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/20;A23K10/30;A23K50/10
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

本發明提供一種提高植物原花色素生物合成的方法及其應用，涉及基因工程應用領域，其通過使植物體過量表達CsANR2基因、PAP1基因和CsF3’5’H基因，或過量表達CsANR2基因和PAP1基因，或過量表達CsANR2基因，使植物中的原花色素含量增加，解決了植物體中原花色素含量過低的問題，而且本發明為提高植物體中原花色素的含量提供了一種切實可行的途徑，方法簡單，對畜牧業具有重大意義。

技術領域

本發明涉及生物技術和基因工程應用領域，尤其涉及一種提高植物原花色素生物合成的方法其應用。

背景技術

原花色素(Proanthocyanidins)是植物中具有重要活性的類黃酮次生代謝產物，廣泛存在于各個植物體內，并且與蛋白質之間存在強烈的相互作用。之前的研究結果表明，它們不僅在種子休眠、壽命和萌發的調控中起著重要作用，還參與調控植物的生物和非生物逆境脅迫(Debeaujon et al.,2003)。對于人類健康來說，它還具有抗氧化、抗炎和抗癌等功效(Dixon et al.,2005)。目前應用最廣泛的棕色棉-天然彩色棉，其纖維中的棕色色素就是原花色素(Xiao et al.,2014；Yan et al., 2018)。在畜牧行業中，優質的富含蛋白的牧草雖然會為反芻動物提供豐富的蛋白質、礦物質和維生素等重要的營養成分，但是其富含的蛋白也會引起反芻動物牛羊發生臌脹病，但是有研究顯示，紫花苜蓿中原花色素含量高于干重的2％時，可以有效地防止牛、羊等反芻動物臌脹病的發生(Verdier et al.,2012)，但是，紫花苜蓿中原花色素的含量還沒達到干重的0.2％，可見，提高植物中的原花色素含量意義重大。

根據Gregory J.Tanner等公開的Proanthocyanidin Biosynthesis in Plants:Purification of Legume Leucoanthocyanidin Reductase And Molecular Cloning OfIts cDNA的研究可知，原花色素合成途徑的步驟和成分較為復雜，影響因素也較多，因此提高植物中的原花色素含量還存在一定困難，即便是目前能夠積累大量花青素的擬南芥突變體中，每克葉片的原花色素總含量僅為2.76mg/g，遠遠達不到實際生產的需要。

發明內容

為解決現有技術中存在問題，本發明提供一種提高植物原花色素生物合成的方法其在植物育種和反芻動物抗臌脹病中的應用，本發明通過改變植物類黃酮次生代謝的基因表達，使植物中的原花色素含量提高，尤其是能使植株中原花色素的含量達到野生型植株的4倍以上。

為實現本發明的技術目的，本發明提供了一種提高植物原花色素生物合成的方法，其通過使植物體同時過量表達CsANR2基因、PAP1基因和CsF3’5’H基因，使植物中的原花色素含量增加。

特別是，所述使植物體同時過量表達CsANR2基因、PAP1基因和CsF3’5’H 基因可以利用基因工程方法向能夠過量表達PAP1基因的植株中插入CsANR2基因和CsF3’5’H基因實現。

其中，所述提高植物原花色素生物合成的方法，還可以通過使植物體過量表達CsANR2基因和PAP1基因，使植物中的原花色素含量增加。

其中，所述提高植物原花色素生物合成的方法，還可以通過使植物體過量表達CsANR2基因，使植物中的原花色素含量增加。

其中，所述植物為高蛋白牧草。

特別是，所述植物包括但不限于苜蓿屬植物、擬南芥等。

為實現本發明的技術目的，本發明再提供一種具有高含量原花色素的植株，其通過上述方法獲得。

為實現本發明的技術目的，本發明還提供一種將上述的提高植物原花色素生物合成的方法用于防止牛、羊等反芻動物臌脹病的發生的用途。