[發(fā)明專利]一類CLE小肽在控制芽再生和作為植物組培增殖調(diào)節(jié)劑中的應(yīng)用

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• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114606259A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國棟;張勇洪;李琛;鄭蘭蘭;康靜珂;王雪寧
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué);湖北醫(yī)藥學(xué)院
• 主分類號: C12N15/84
• 分類號: C12N15/84;A01H4/00;A01H5/00;A01H6/20;A01N37/46;A01P21/00
• 代理公司: 武漢領(lǐng)君知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42248
• 代理人: 汪俊鋒

本發(fā)明公開了一類CLE小肽在控制芽再生和作為植物組培增殖調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，屬于植物生物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了CLE1?7小肽具有控制植物芽再生或作為植物組織培養(yǎng)增殖調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，可通過基因編輯使CLE1?7基因中的一種或多種的功能缺失提高植物組織培養(yǎng)中的芽再生能力，或過提高CLE1?7基因中的一種或多種的表達抑制植物組織培養(yǎng)中的芽再生能力，或通過向組織培養(yǎng)基中添加CLE1?7小肽中的一種或多種抑制植物組織培養(yǎng)中的芽再生能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類可以調(diào)節(jié)植物重編程、芽再生、抑制植物外植體芽增殖能力的小肽和它們充當(dāng)植物組培調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用。

背景技術(shù)

組織培養(yǎng)是實現(xiàn)植物無性繁殖和大規(guī)模擴繁的常用植物生物技術(shù)手段之一。具體是，在無菌培養(yǎng)的條件下，通過調(diào)整培養(yǎng)基中的植物激素的種類、含量和配比，主要包括生長素類與細胞分裂素類，從而誘導(dǎo)合適的外植體形成胚性愈傷，并進一步經(jīng)歷愈傷增殖和分化等過程獲取高質(zhì)量的再生芽，再生芽在合適的生長調(diào)節(jié)劑，一般是高濃度細胞分類素的作用下實現(xiàn)生根、并最后通過練苗等步驟獲取大量再生苗。獲取高質(zhì)量的再生芽是影響植物組培成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

組培常用的芽再生過程需要經(jīng)歷兩個階段：第一步在高濃度生長素的誘導(dǎo)下形成具有多潛能性的胚性愈傷，第二步愈傷在高濃度細胞分裂素的誘導(dǎo)啟動芽再生。芽再生芽的過程與植物干細胞活性有關(guān)，但不同于莖尖分生組織發(fā)育和根尖分生組織發(fā)育，與植物種類、基因型、外植體類型、培養(yǎng)條件和生長調(diào)節(jié)劑等因素有關(guān)，但是具體的調(diào)控機制尚不清楚。對組培生產(chǎn)而言，研究影響芽再生的新型植物調(diào)節(jié)劑具有廣闊的應(yīng)用價值。

生長調(diào)節(jié)劑一般指的是植物激素。高等植物普遍存在一類序列和功能保守的CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION-RELATED(CLE)小肽，簡稱CLE小肽，被認為是一種新型多肽植物激素。CLE小肽的已知功能是維持植物分生組織區(qū)的干細胞活性，目前研究較為清楚的是CLV3。CLE1、CLE2、CLE3、CLE4、CLE5、CLE6和CLE7(CLE1-7)是一族親緣關(guān)系緊密的CLE小肽，它們的氨基酸序列在不同物種高度保守。擬南芥CLE1-7基因合成4種小肽，分別是：CLE1/3/4p(CLE1、CLE3和CLE4的氨基酸序列一致)：RLSPGGPDPRHH；CLE2p：RLSPGGPDPQHH；CLE5/6p(CLE5和CLE6的氨基酸序列一致)：RVSPGGPDPQHH；CLE7p：RFSPGGPDPQHH。超表達這些小肽基因可以互補CLV3缺失的表型。此外，它們還有哪些生理學(xué)功能，仍未見公開報道。

獲取高質(zhì)量的再生芽是影響植物組培成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。植物激素充當(dāng)生長調(diào)節(jié)劑，在芽再生過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。即便嘗試調(diào)整培養(yǎng)基中的植物激素的種類、含量和配比等因子，某些植物仍很難再生芽。對組培生產(chǎn)而言，研究影響芽再生的新型植物調(diào)節(jié)劑具有廣闊的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供CLE1-7小肽在控制芽再生和作為植物組培增殖調(diào)節(jié)劑中的應(yīng)用。

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)CLE1、CLE2、CLE3、CLE4、CLE5、CLE6和CLE7(CLE1-7)編碼基因的缺失促進擬南芥下胚軸外植體在芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基(shoot-induction medium,SIM)上形成再生芽。

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)與野生型相比，CLE4和CLE7超表達植株芽再生受到顯著抑制。與之一致的是，外源施加人工合成CLE1-7小肽，即CLE1/3/4p、CLE2p、CLE5/6p和CLE7p，同樣抑制擬南芥芽再生。

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)CLE1-7通過影響植物保守的干性因子WUSCHEL(WUS)活性調(diào)控擬南芥芽再生過程，表明這類保守的小肽激素調(diào)控植物芽再生的新功能在高等植物中具有普遍意義。

基于以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供一類小肽CLE1、CLE2、CLE3、CLE4、CLE5、CLE6和CLE7(CLE1-7)在控制植物芽再生中的應(yīng)用。