[发明专利]擎天凤梨ACC oxidase基因及应用

说明书

 

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体的说，是涉及一种擎天凤梨乙烯合成途径的关键酶——ACC oxidase基因及应用。

 

背景技术

擎天凤梨属植物是我国花卉市场上十分流行的高档盆栽花卉，原产于南美洲的热带地区。该属是市面上观赏凤梨中栽培品种最多的属，与食用凤梨——菠萝一样同属于凤梨科植物。

乙烯作为一种植物激素，在植物整个生命周期中起着至关重要的作用，它对植物的种子萌发、生长发育、叶片和花器官的衰老、果实成熟、性别分化等有广泛的影响。ACC氧化酶（ACC oxidase），又称乙烯形成酶（EFE)，是乙烯合成途径中的关键酶，它催化乙烯合成的最后一步。现已从很多种植物中克隆得到其全长序列如牡丹（杨英军等，2008）、卡特兰（郑宝强等，2008）、郁金香（金晓玲，2008）、百合(刘鲜艳等，2008)、矮牵牛(Tang et al,1993)、仙人掌(Collazo-siques et al,2003)、柿(Nakano et al, 2003)、甜瓜(Lasserre et al,1996)等。

自1990年Hamilton首次利用ACC氧化酶反义RNA技术，生产出世界上首例转基因植株以来（Hamilton et al,1990），对ACC氧化酶采用正反向或RNAi法转化目标植物的研究也已取得了很大进展，如在花椰菜（陈银华等，2005）、番茄（Hamilton et al,1990）、柿果（张丽等，2007）、甘蔗（王爱勤等，2008）、甜瓜（Ayub et al,1996）、烟草(黄永红等，2005)、香石竹（余义勋和包满珠，2004；张树珍等，2003；Savin,1995）等植物上都已取得成功。许多已有的研究结果表明乙烯的抑制表达则会使得花期延长，延缓衰老或者延迟果实成熟、达到保鲜和耐贮藏的目的。这些研究多采用反义RNA技术或RNAi技术手段来降低乙烯含量达到延长观赏花期的目的。如香石竹（刘会超等，2005；余义勋和包满珠，2004），康乃馨（Savin KW ,1995; Woodson W R,1992;张树珍等，2003），郁金香（金晓玲等，2008）、牡丹（杨英军等，2008）等。抑制ACO 活性延迟果实成熟、保鲜和耐贮藏的目的，如香蕉（黄俊生等，2005）、甜瓜(Guism et al, 1997)、花椰菜（陈银华等，2005）、芥菜（Pua E C and Lee J E E, 1995）、砂梨（乔玉山等，2008）等。

此外，擎天凤梨生长缓慢，营养生长期长，需要较长一段时期才能开花，生产上常采用人工催花的方式来促使植株提早开花以便于上市销售，达到降低生产成本，提高生产效益之目的。而所用药剂主要为乙烯(乙烯利)（Danijela et al,2006）。外施乙烯利、摇震和ACC应用等可导致乙烯增加的处理都可以促进果子蔓属植物的开花（石兰蓉，2005）。乙烯能引起所有经实验的凤梨科植物迅速开花，是诱导观赏凤梨成花的关键因素（石兰蓉，2005）。外施乙烯对凤梨的催花作用机理虽然未知，但一般认为与内源乙烯的生物合成及其传导机制有着密切的联系。在凤梨从幼年期生长发育达到成熟后，乙烯似乎是其惟一控制成花的因素，用乙烯生物合成抑制剂AVG可以完全抑制梨的开花，并且这种抑制反过来可以被随后的乙烯处理所逆转(De Greef et al,1989; De Greef et al,1983;石兰蓉，2005)。因而凤梨植株内部的乙烯含量对其成花作用具有关键性的作用，获取凤梨乙烯生物合成关键酶基因，通过分子调控手段提高内源乙烯的含量对于促进凤梨花期提前具有十分重要的应用价值。