[发明专利]一种重组基因获得番茄红素含量高且抗青枯病番茄的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物基因技术领域，具体来说，是涉及一种植物转基因技术方法。

背景技术

番茄是广东本地栽培的面积最大的果菜之一，适宜华南地区冬春季种植的番茄品种有“穗丰”、“金丰一号”等。广东番茄需求量巨大，仅广州日均消耗量就达1万-2.5万公斤。另外，广东是国内番茄酱三大产区之一，其外销量呈直线上升。2005年我国番茄酱总产量为100万吨，其中，三分之一产于广东。随着中国近年来经济迅速增长，人们的生活水平逐渐提高，对番茄制品的认知度也逐渐提高，消费量逐年增加将是必然。据悉今年广东地区计划扩大番茄的加工产量，总产量将超过450万吨。但另一方面，生态环境的改变以及城市工业进程的加快，致使产区引种的番茄品种的适应性与抗病性每况愈下。市场需求的逐年增加与生产面积的下降之间矛盾日益突出，目前，广东夏季番茄产量已无法满足本地销售市场。

青枯病是严重危害多种茄科植物的一种细菌性病害，病原为青枯假单孢杆菌，主要通过根系危害植物的维管束，造成植物输导系统堵塞，影响水分及营养的吸收，导致植株因水分和营养匮乏而枯萎死亡。近年来，在部分地区青枯病有所发生和发展，受害较重的是番茄，其次是马铃薯和辣椒。该病在广东每年以6～9月份发生最烈，产量损失高达15％～100％。长期以来，由于土传细菌性病害传播快，药剂防治难以起效等特点，加上近年来提倡环保和净化生存空间，所以，番茄抗病品种的选育是育种工作者研究的热点和目标，但由于茄科的抗青枯病遗传是隐性的和多基因的，因此，该类研究工作难度大，进展十分缓慢。青枯病是维管束病害，以开花结果期发生最严重。典型症状为叶片、分枝或植株呈急性萎蔫，横切茎基部可见木质部变褐。病菌可以在土壤中、病残体、马铃薯块茎上越冬，成为病害的主要侵染来源。

国内外对蔬菜青枯病的防治作了大量的研究，但在抗病育种工作中，还存在着抗病性与产量、品质等优良性状的矛盾以及抗性丧失等问题，有些蔬菜目前还没有抗青枯病品种。轮作被认为是较好的一种方法，但效果短暂，当年轮作的效果较好，连续两年种植茄科蔬菜，青枯病仍然发生严重。虽然生物和生态防治具有很大潜力，但因生防菌易受土壤环境影响、生防菌在作物根部定殖能力及其本身退化等问题在田间应用也受到限制。大面积进行土壤消毒，不但成本高，还须注意田间再侵染，否则不能控制整个生长季节青枯病的发生。嫁接防病要有一定的技术，而起耗费劳力，目前难以在广大农村推广。可用于化学防治的高效低毒杀细菌农药较少，防效往往不能令人满意，而且还会造成环境和农产品的污染。

为了减少农药使用量，生产无公害产品的有效方法之一就是利用抗病品种。传统的抗病遗传育种由于其周期长，工作量大，很难满足目前需要。而且到目前为止，栽培番茄中仍缺乏一些抗病基因，如番茄的早、晚疫病、青枯病等抗病基因在栽培种中无法找到。可喜的是，随着分子生物学理论与技术的不断发展以及人们对植物抗病分子机制了解的逐步深入，人们有目的的操纵基因获得广谱抗病品种已成为可能。

从另一方面看，一个品种是否能成为商品，其品种经济性状是非常关键的问题。色泽作为商品番茄关键的经济性状之一是由番茄红素的含量决定的。番茄红素是类胡萝卜素生物合成途径中的一个中间产物。目前，人们对类胡萝卜素生物合成的代谢途径研究的比较透彻。并且植物中番茄红素生物合成的主要酶的基因如GGPP合成酶(GGPS)、八氢番茄红素合成酶(PSY1、PSY2)、八氢番茄红素脱饱和酶(PDS)等均已被克隆。研究表明，番茄果实只有进入转色期后，PSY基因才开始表达，成熟期间的PSY基因的表达均有所加强。番茄红素合成途径中的关键酶的基因PSY和PDS已于1992年得到阐明。对番茄植株生长过程中这两种基因的表达的跟踪研究表明，通过将PSY基因与强启动子结合转化番茄植株，可使PSY基因得到超量表达，从而增加番茄中的番茄红素含量。最近，英国科学家通过把酵母及细菌中与类胡萝卜素和番茄红素合成有关的酶的基因进行了基因工程操作，使番茄红素含量提高了2-3倍。贾士荣等得到的抗青枯病马铃薯转基因品种的环境释放以及李颖等选育出了全国首例高抗青枯病的转基因辣椒材料，通过实践证明转抗菌肽基因工程是获得高抗青枯病番茄品种的有效途径。