[發明專利]一種延遲植物開花的核苷酸序列及其應用

在審

• 申請號: 202211337603.1
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN116179566A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 劉棟;曾勇軍;吳媛;曾明陽;吳燕
• 申請（專利權）人: 江西農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/02;A01H6/46;A01H6/20
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 馬莉

本發明發現當模式植物擬南芥HY5基因CDS序列的第130位堿基由C突變為G時，超表達或異源表達該帶有點突變的HY5supgt;C130G/supgt;核苷酸序列能夠延遲轉基因擬南芥和水稻的開花，但超表達不帶點突變的HY5基因CDS序列對開花沒有影響，并公開了其應用。HY5supgt;C130G/supgt;的核苷酸序列如SEQ?ID?NO:1所示。利用本發明的重要發現，通過化學合成或點突變的方法構建“CaMV?35S?HY5supgt;C130G/supgt;”表達載體轉化擬南芥和水稻等植物，可培育開花延遲的轉基因植物，具有廣泛的應用價值。

技術領域

本發明涉及植物基因工程領域，具體說是利用分子生物學技術獲得一種能夠延遲植物開花的HY5^C130G核苷酸序列及其在轉基因植物中的應用。

背景技術

開花是植物從營養生長到生殖生長的轉換階段，對植物繁衍后代至關重要。其中作物花期的早晚對其產量、品質和區域分布影響甚大，花期作為關鍵的農藝性狀，在雜交育種父母本花期相遇方面也備受關注。在城市綠化和節日慶典中，通常利用農藝措施使花卉提早或延遲開花來滿足市場的需求，掌握花期控制的技術能夠帶來巨大的經濟和社會效益。正因如此，植物開花時間的調控機理一直是植物分子遺傳學、作物育種學和分子生物學等多個學科的研究熱點。近年來，科學家們通過研究不同植物開花的調控機理，特別是對模式植物擬南芥的開花調控研究取得了較大進展，已初步探明春化途徑、光周期途徑、自主途徑和赤霉素途徑是調控高等植物開花的主要途徑，這些途徑既相互獨立又相互聯系，構成了一個復雜的高等植物開花調控網絡。

植物的開花不僅受內在遺傳因素和激素水平的調控，同時還受到外界環境條件如溫度和光照時間等的影響。外界環境條件主要通過改變體內的生理代謝或激素水平促進或抑制開花基因的表達實現對植物開花的調控。在分子水平上，調控開花時間和花序分生組織基因的均衡表達決定植物花原基形成和開花的時間。模式植物擬南芥中存在許多正向和負向調控開花的重要組分，如擬南芥SUMO蛋白酶ASP1通過調節植物成花關鍵抑制因子FLC的穩定性正向調控開花時間；REM16編碼擬南芥的一個B3域轉錄因子，該組分通過直接結合開花決定關鍵基因FT的啟動子促進擬南芥開花。除了調控開花的正調控因子，目前已在擬南芥中鑒定出多個開花抑制因子，這些抑制因子大多是花序分生組織基因或花器官發育基因，當編碼開花抑制因子基因突變會導致突變體呈現早花表型，并以不同方式調控植物的開花時間。如FLC編碼一個具有轉錄因子活性的DNA結合蛋白，能夠與下游開花基因的啟動子結合抑制開花基因的表達，當FLC下調表達也可以間接激活FT和SOC1的表達，最終上調花分生組織基因的表達啟動成花；DREB2C作為重要的轉錄因子能夠與FLC結合，過表達DREB2C上調FLC的表達導致轉基因擬南芥延遲開花。對于重要的農作物水稻，目前也有許多調控抽穗開花的關鍵基因被鑒定，如Hd1、Hd3a、OsGI、Ehd3、Ghd7、RFT1和Edh1，這些基因主要通過Hd1-Hd3a和Ghd7-Ehd1-Hd3a/RFT1兩條主要的途徑參與調控水稻的抽穗開花。Hd1是控制水稻抽穗的一個關鍵基因，屬于擬南芥CO家族的一個同源組分，Hd1調控水稻的抽穗與光周期密切相關，在短日照條件下促進但在長日照條件下抑制水稻抽穗。RFT1是調控水稻抽穗開花的另一個重要基因，與Hd3a的氨基酸序列同源性較高，并能正向調控水稻在長日照條件下抽穗開花。以上在模式植物擬南芥和水稻中鑒定的開花調控關鍵基因可為作物、蔬菜和花卉等開花時間的定向調控提供理論依據和重要基因資源。如對模式植物擬南芥FLC分子功能解析的成果可以應用到油菜、蘿卜等重要十字花科作物開花調控的分子育種工作，科學家們可以在這些作物或蔬菜中找到與模式植物擬南芥FLC的同源基因，并利用近年發展起來的基因編輯技術定點編輯FLC上的重要順式作用位點來調控其表達，以實現對開花時間的精準控制來快速獲得理想的種質資源。