[發明專利]番茄SlWRKY35基因在提高番茄類胡蘿卜素類化合物或/和葉綠素含量中的應用

有效

• 申請號: 202110342002.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113061614B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 張陽;袁勇;任思彥;吳鈺
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/08;A01H6/82
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 王貴君

本發明公開了番茄SlWRKY35基因在提高番茄類胡蘿卜素類化合物或/和葉綠素含量中的應用，通過在番茄中，以組成型啟動子35S驅動的SlWRKY35轉錄因子基因過量表達，提高了番茄葉片中葉綠素的含量；以果實特異性啟動子E8驅動的SlWRKY35轉錄因子基因過量表達，提高了番茄果實中類胡蘿卜素類化合物的含量；本發明還將SlWRKY35基因過量表達株系與SlLCYE基因過量表達株系互為親本進行雜交，能夠進一步提高番茄果實中葉黃素化合物的含量。因此，番茄SlWRKY35轉錄因子基因可應用于番茄類胡蘿卜素類化合物的合成生物學研究和遺傳育種品質改良。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及番茄SlWRKY35轉錄因子的應用，還涉及提高番茄類胡蘿卜素、葉綠素或葉黃素的方法。

背景技術

類胡蘿卜素類化合物以及葉綠素都隸屬于植物重要的次生代謝產物家族—萜類。萜類代謝途徑是植物中最重要的次生代謝途徑之一，對植物的生長發育、抗病抗逆、以及果實品質等各個方面都具有重要影響。異戊二烯焦磷酸是(Isopetenyl?pyrophosphate,IPP)是許多類固醇化合物和萜類化合物的前體物質，主要由兩條途徑產生：一條是以乙酰輔酶A為原料，在胞質中進行的甲羥戊酸途徑(Mevalonate?pathway,MVA)；另一條是以丙酮酸和3-磷酸甘油醛為原料，在質體中進行的2-甲基赤蘚糖醇-4-磷酸途徑(2-MethylErythritol-4-Phosphate?pathway,?MEP)。IPP經過一系列連續的酶催化反應，生成類胡蘿卜素類化合物的關鍵中間體——牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸(Geranylgeranylpyrophosphate,GGPP)，參與植物的生長發育和次生代謝等重要過程。

類胡蘿卜素(Carotenoids)是由質體中進行的MEP途徑合成的重要的脂溶性抗氧化劑之一，是一個龐大的類異戊二烯家族，大部分都是由八氫番茄紅素衍生而來的C₄₀四萜類化合物。自然界中的類胡蘿卜素有超過700多種，構成了許多蔬菜、水果、和花卉特有的顏色，并且是許多魚類、甲殼類、和鳥類等動物色素沉著組織的膳食來源。同時，某些特定的類胡蘿卜素是哺乳動物合成維生素A的前體物質，人體和動物不能直接合成，只能從食物中攝取，而由維生素A缺乏引起的健康問題仍然是全球關注的焦點。

類胡蘿卜素是一類對動物和植物的生長發育都必不可少的天然色素。番茄中的類胡蘿卜素合成同時受到1-脫氧-D-木酮糖5-磷酸合酶(1-deoxy-D-xylulose?5-phosphate?synthase，?DXS1)和八氫番茄紅素合成酶(Phytoene?synthase,PSY)的共同影響，DXS1是MEP途徑的第一個關鍵酶，主要控制質體中類異戊二烯前體化合物的合成。PSY1是類胡蘿卜素合成途徑的第一個關鍵酶，將2分子GGPP催化聚合生成八氫番茄紅素(Phytoene)，八氫番茄紅素進一步在八氫番茄紅素脫氫酶(Phytoene?desaturase,PDS)和ζ-胡蘿卜素脫氫酶(ζ-carotene?desaturase,ZDS)的作用下生成15-cis-番茄紅素異構體，類胡蘿卜素順反異構酶(carotene?isomerase，CRTISO)則將15-cis-番茄紅素異構化生成番茄紅素(Lycopene)。番茄紅素具有兩條代謝支路：一條支路是首先在β-環化酶(LCYB)的催化下生成γ-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素，再經過玉米黃質和新黃質等中間體，最后參與ABA代謝合成，與植物的生長發育和抗逆有關。而另一條支路則是在ε-環化酶(ε-carotene?cyclase,LCYE)的催化下首先生成δ-胡蘿卜素，隨后再經過β-環化酶(β-carotene?cyclase,LCYB)的作用生成α-胡蘿卜素，再依次通過β-?環羥化酶(β-ringhydroxylase,HYDB)和ε-環羥化酶(ε-ring?hydroxylase,HYDE)的作用，經過兩步連續的羥化反應，最后生成葉黃素。