[发明专利]富含花青苷浓度的茄科植物

说明书

本发明涉及用于产生富含花青苷浓度的果实的茄科(Solanaceae)植物，其中所述植物包含突变的褪色基因。此外，本发明涉及一种提供用于产生富含花青苷浓度的果实的茄科植物的方法。本发明的植物能够产生花青苷浓度高的果实。植物和由本发明的植物产生的果实在果实成熟期间花青苷的降解减少。

描述

本发明涉及用于产生富含花青苷(anthocyanins)浓度的果实的茄科(Solanaceae)植物，其中所述植物包含突变的褪色基因。此外，本发明涉及一种提供用于产生富含花青苷浓度的果实的茄科植物的方法。本发明的植物能够产生花青苷浓度高的成熟果实。植物和由本发明的植物产生的果实在果实的发育和成熟期间花青苷的降解减少。

花青苷属于一类被称为类黄酮的分子，其在细胞质中合成后被隔离在植物细胞的液泡中。在结构上，花青苷是花青素(anthocyanidin)的糖苷和酰基糖苷，并且是水溶性分子，取决于其环境和pH，它们可能呈现红色、紫色或蓝色。花青苷存在于开花植物的大多数花中，但它们也可以存在于其他植物组织诸如叶、茎和根中。在茄科作物物种，诸如辣椒(pepper)、番茄(tomato)和茄子(eggplant)中，花青苷也可以存在于果实的果皮和/或果肉中，赋予果实深紫色外观。取决于作物，花青苷的生物合成起始于果实成熟的开始，并且通常持续整个成熟阶段。然而，花青苷在果实成熟的最后步骤期间消失，并且真正的果实颜色出现，并且真正的果实颜色是由于其他分子诸如类胡萝卜素和番茄红素的生物合成。例如，在某些辣椒品种中，例如红辣椒，在成熟开始时，在未成熟阶段，高水平的花青苷在果实的果皮中积累，赋予果实紫色外观，而在果实成熟期间，花青苷消失并且成熟的红色果实颜色出现。

花青苷的生物合成通过类黄酮途径发生，以苯丙氨酸作为前体开始，并且花青苷分子的产生进一步沿着由MYB、bHLH和WD40蛋白组成的保守蛋白复合物调节的途径进行。一种或更多种(功能性)蛋白质的缺乏导致花青苷合成的减少或缺乏。一旦花青苷分子产生，它们可以进一步被酶修饰，包括多种酶，诸如F3’H、F3’5’H或糖基转移酶，导致由于花青苷分子的化学结构的多种颜色。

花青苷非常易于(物理)化学降解，诸如高pH、温度、光、氧气、金属离子，影响花青苷的颜色和稳定性。完全取代的花青苷对褪色敏感，而具有简单3-糖苷修饰的花青苷的植物不太敏感。花青苷的降解(一种恢复到褪色的过程)发生在许多植物物种和多种器官中，诸如花、花瓣和果实中。然而，关于这种褪色过程的生化或遗传机制已知的很少。

花青苷产生对植物是重要的，因为它们参与植物中许多重要的生物功能，诸如吸引传粉者、抗氧化能力、保护免受由非生物胁迫引起的活性氧、针对UV照射/DNA损伤以及病原体攻击的保护作用和植物免疫。此外，大量研究已经表明，水果和蔬菜中存在的花青苷由于抗氧化、抗炎、抗癌和抗微生物活性是对健康有益的，并且可以预防人类的心血管疾病和糖尿病。由于这些潜在的(健康)益处，理解与花青苷生物合成和花青苷稳定性相关的机制是当前活跃的基础研究领域以及作物开发中非常重要的方面。这种理解将用于开发具有较高花青苷含量的新型作物品种。

考虑到以上情况，本领域中需要具有增加的花青苷含量的新型作物品种和果实，其中避免了花青苷分解(花青苷的褪色)并且花青苷含量在所述作物或果实的成熟期间保持稳定。此外，本领域中需要一种开发受花青苷降解影响较小、产生具有高花青苷含量的果实的新型作物的方法。

除了其他目的之外，本发明的一个目的是解决本领域的以上需求。除了其他目的之外，本发明的这个目的通过本发明如所附权利要求中概述的来实现。

具体地，根据第一方面，除了其他目的之外，以上目的由本发明通过用于产生富含花青苷浓度的果实的茄科植物来实现，其中所述植物包含编码褪色蛋白(FA蛋白)的褪色基因(FA基因)，其中FA蛋白与SEQ ID No.2具有至少70％氨基酸序列同一性，并且其中所述FA基因包含这样的突变：与其中不存在这样的突变的茄科植物相比，所述突变导致FA蛋白的表达水平降低或活性降低。