[發明專利]參與番茄果實大小、番茄紅素及β-胡蘿卜素調控的基因SlOPT7及其應用

有效

• 申請號: 202010760211.0
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111808869B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 譚金娟;鄧志平;周忠靜;馮寒騫
• 申請（專利權）人: 浙江省農業科學院
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/08;A01H6/82
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

本發明涉及生物技術領域，尤其是涉及番茄SlOPT7基因在調控番茄果實大小、番茄紅素以及β?胡蘿卜素含量的應用。本發明公開了一種可同時調控番茄果實大小和番茄紅素與β?胡蘿卜素含量的基因SlOPT7，基因SlOPT7的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所述。本發明還同時公開了兩個純合編輯材料，分別為純合編輯材料opt7?1和純合編輯材料opt7?2。本發明構建的基因編輯番茄，不含外源基因片段，果實變大，番茄紅素和β?胡蘿卜素含量提高。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其是涉及番茄SlOPT7基因在調控番茄果實大小、番茄紅素以及β-胡蘿卜素含量的應用。

背景技術

番茄(Solanum lycopersicum)是世界上重要的蔬菜作物，番茄果實的產量和品質直接決定其在鮮果和加工市場中的競爭力。研究番茄果實品質形成的分子機理，對于培育優質番茄品種具有重要的指導意義。此外，番茄是研究肉質果實發育、成熟的模式植物，因此研究番茄果實成熟的分子調控機制對其他作物果實品質的遺傳調控也具有重要指導意義。

果實大小是影響番茄果實產量和外觀的重要因素，通過馴化與改良，現代栽培番茄果實的重量可以達到野生番茄的1000倍(Tanksley,2004)。早期的研究表明，約有30多個數量性狀位點(QTLs)與果實大小性狀相關(Grandillo et al.,1999)，而目前只有較少基因被克隆到。因此，果實大小的遺傳調控仍然需要廣泛而深入的研究。對番茄果實來講，決定果實大小的因素主要有果皮細胞的層數、果皮細胞的大小以及心室的數目等。例如，fw2.2和fw3.2兩個位點均通過影響果皮細胞層數來調控番茄果實大小，其中FW2.2編碼細胞數目調控因子CNR(Cell number regulator)，主要負調控細胞分裂(Frary et al.,2000)，而FW3.2編碼P450 78A(CYP78A)亞家族成員SlKLUH，其轉錄位點上游的一個單核苷酸多態(SNP)與果實大小變化密切相關(Chakrabarti et al.,2013)；fw11.3位點是CSR(Cell Size Regulator)基因的功能獲得性突變位點，其可以通過增大中果皮細胞的大小而使番茄果實變得更大(Mu et al.,2017)；fas(Fasciated,SlCLV3基因啟動子區域突變，抑制該基因表達)(Xu et al.,2015)和lc(Locule Number，SlWUS基因下游CArG box調控元件的兩個SNP突變，促進該基因表達)(Munos et al.,2011；van der Knaap et al.,2014)主要通過增加番茄果實的心室數目使果實變的更大、更扁平。轉錄因子ENO(ExcessiveNumber Of Floral Organs)可直接負調控SlWUS基因的轉錄進而調控果實大小的發育(Yuste-Lisbona et al.,2020)。同樣，fab(編碼CLV1蛋白)和fin(編碼一個HPAT蛋白)也具有更多的心室數目、更大的果實(Xu et al.,2015)；SUN和OVATE基因則分別通過正調控和負調控的方式使番茄果實形狀變長，也是影響果實大小發育的重要因素(Liu et al.,2002；Xiao et al.,2008)。此外，植物體的營養物質代謝是果實發育的基礎，也是果實大小調控的重要因素。例如糖代謝中，反義抑制酸性轉化酶基因TIV1可導致番茄大小減少約30％(Klann et al.,1996)。蛋白質代謝與果實大小發育同樣有密切的關系，除了氮素營養調控外，多肽也是控制果實大小發育的重要調控信號，例如QTL位點fas通過抑制SlCLV3基因的表達而使果實心室數目增多、果實變大(Xu et al.,2015)，而CLV3就是植物中非常重要的一種分泌性“多肽激素”，其在植物莖尖分生組織的發育過程中具有重要作用，也是番茄果實大小調控的關鍵基因之一。