[發(fā)明專利]一種通過(guò)藍(lán)光和CRY1抑制赤霉素信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110346599.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN113068608A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊洪全;徐鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海師范大學(xué)
• 主分類號(hào): A01H1/02
• 分類號(hào): A01H1/02;A01H1/06;A01H4/00;A01H5/04;A01H5/12;A01H6/20
• 代理公司: 北京律譜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發(fā)明公開了一種通過(guò)藍(lán)光和CRY1抑制赤霉素信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的方法，包括：(1)將擬南芥種子用赤霉素進(jìn)行處理后置于黑暗條件下生長(zhǎng)，促進(jìn)種子的萌發(fā)和伸長(zhǎng)生長(zhǎng)；(2)對(duì)所述的經(jīng)過(guò)赤霉素處理過(guò)的擬南芥種子在黑暗條件下培養(yǎng)至完全發(fā)芽并且其下胚軸明顯伸長(zhǎng)時(shí)，對(duì)其利用藍(lán)光進(jìn)行照射，來(lái)抑制赤霉素的作用，從而抑制下胚軸的伸長(zhǎng)。發(fā)明人通過(guò)獲得了擬南芥赤霉素受體GID1與藍(lán)光受體CRY1的三突變體cry1gid1a/c和cry1gid1b/c。通過(guò)對(duì)gid1a/c和gid1b/c雙突變體，以及cry1gid1a/c和cry1gid1b/c三突變體在藍(lán)光下的下胚軸表型和花色素苷含量的分析，發(fā)現(xiàn)GID1位于CRY1下游在藍(lán)光下促進(jìn)下胚軸伸長(zhǎng)、抑制花色素苷的合成、CRY1則位于GID1上游通過(guò)抑制GA信號(hào)來(lái)抑制下胚軸的伸長(zhǎng)和促進(jìn)花色素苷的合成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)和基因工程領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及擬南芥藍(lán)光受體CRY1介導(dǎo)藍(lán)光信號(hào)抑制赤霉素信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的方法。

背景技術(shù)

在植物的整個(gè)生命周期中，其生長(zhǎng)發(fā)育一方面受到外部環(huán)境信號(hào)例如光質(zhì)和光強(qiáng)的調(diào)控，另一方面受到內(nèi)部信號(hào)例如植物激素的調(diào)控。因此光信號(hào)與激素信號(hào)的協(xié)調(diào)對(duì)于平衡植物的生長(zhǎng)狀態(tài)至關(guān)重要。

赤霉素(gibberellins或gibberellic acid，GA)是一類四環(huán)二萜類化合物的植物激素，在植物的各個(gè)關(guān)鍵發(fā)育過(guò)程中起主要作用，包括種子萌發(fā)、下胚軸和莖稈伸長(zhǎng)，葉片以及表皮毛的生長(zhǎng)、花粉成熟和誘導(dǎo)開花等。在第二次綠色革命中育種家通過(guò)發(fā)掘利用了赤霉素合成和信號(hào)途徑的突變體，選育株型矮化的小麥從而使種植密度大幅度提升，最終提高了糧食產(chǎn)量。在植物中存在著比較保守的GA信號(hào)通路，通過(guò)篩選GA不敏感的矮化突變體找到了GA信號(hào)通路的重要組分，主要包括：GA受體蛋白GID1(在擬南芥中有3個(gè)同源蛋白GID1a-c)、重要的調(diào)節(jié)因子DELLA蛋白，以及對(duì)DELLA蛋白進(jìn)行泛素化修飾的F-box蛋白SLY。

在太陽(yáng)的七色光譜中，藍(lán)光(400-500nm)和紅光(600-700nm)是調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育最重要的光波區(qū)。在植物在進(jìn)化過(guò)程中進(jìn)化出了感知藍(lán)光和紅光的光受體：藍(lán)光受體隱花素(cryptochrome，CRY)和紅光受體光敏色素(phytochrome，PHY)。它們共同參與調(diào)控光形態(tài)建成、開花時(shí)間、氣孔發(fā)育，以及植物的生物節(jié)律等多重要生理過(guò)程。

雙子葉植物的種子在土壤中萌發(fā)后經(jīng)歷了在土壤里的暗形態(tài)建成，即下胚軸伸長(zhǎng)迅速、子葉呈鉤狀彎曲，促使小苗破土而出。小苗見光后在光受體介導(dǎo)的光信號(hào)的作用下促進(jìn)植株的光形態(tài)建成，即下胚軸伸長(zhǎng)受到抑制、子葉面積擴(kuò)展、葉綠素和花色素苷大量積累，為植株進(jìn)行光合作用、實(shí)現(xiàn)由異養(yǎng)到自養(yǎng)的轉(zhuǎn)化奠定基礎(chǔ)。花色素苷對(duì)植物本身有著重要的功能。首先，花和果實(shí)中的花色素苷可以吸引傳粉者和覓食者的注意，對(duì)植物的生殖成功意義重大；而在光合組織中，比如葉子和某些莖部，花色素苷可以做為植物的“防曬霜”，保護(hù)植物免受高光強(qiáng)和紫外線的傷害，同時(shí)也保護(hù)植物免受光合抑制。GA與光的作用正好相反，但這兩種信號(hào)是如何交流的現(xiàn)在知之甚少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是建立藍(lán)光信號(hào)與赤霉素信號(hào)之間的在分子水平上的聯(lián)系，以及調(diào)控GA信號(hào)在調(diào)節(jié)植物光形態(tài)建成中的應(yīng)用。

具體而言，本發(fā)明提供了一種通過(guò)擬南芥藍(lán)光受體CRY1調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

步驟(1)將目標(biāo)擬南芥種子用赤霉素進(jìn)行處理后置于黑暗條件下生長(zhǎng)，以促進(jìn)種子的萌發(fā)和伸長(zhǎng)生長(zhǎng)；

步驟(2)對(duì)所述的經(jīng)過(guò)赤霉素處理過(guò)的擬南芥種子在黑暗條件下培養(yǎng)至完全發(fā)芽并且其下胚軸明顯伸長(zhǎng)時(shí)，對(duì)其利用藍(lán)光進(jìn)行照射，來(lái)抑制赤霉素的作用，從而抑制下胚軸的伸長(zhǎng)。

優(yōu)選地，所述步驟(1)包括：利用100mmol/L的赤霉素溶液對(duì)擬南芥種子進(jìn)行浸泡或噴灑，持續(xù)時(shí)間為1-2天。

優(yōu)選地，所述步驟(2)使發(fā)芽的擬南芥種子在30μmol/m²/s的連續(xù)藍(lán)光照射下生長(zhǎng)5天。