[发明专利]枇杷花器官发育相关转录因子EjPI蛋白及其编码基因与应用

说明书

本发明属于植物分子生物学领域，具体涉及一个枇杷花器官发育相关转录因子基因EjPI及其应用。EjPI基因的cDNA序列全长如SEQ ID NO.1所示，其编码蛋白质的氨基酸序列，如SEQ ID NO.2所示。本发明的EjPI基因仅在花瓣、花丝和花药中表达，而在萼片和雌蕊中不表达。通过农杆菌介导的花序浸染法将EjPI基因过表达载体转入野生型拟南芥和pi‑1突变体。结果显示，野生型拟南芥中过量表达EjPI基因，能使拟南芥的萼片瓣化，并张开；拟南芥pi‑1突变体中过量表达EjPI基因，能恢复花瓣和雄蕊。利用EjPI基因过表达载体获得的转基因植物材料，能使被子植物的野生型出现萼片瓣化，可用于重瓣花育种；使植物pi突变体恢复花瓣和雄蕊，有效地完成生殖过程。该基因可用于植物重瓣花改造进而提高观赏性，以及恢复雄蕊器官进行杂交育种，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于植物分子生物学领域，具体涉及一个枇杷EjPI蛋白、其编码基因和应用。

背景技术

枇杷(Eriobotrya japonica)是蔷薇科苹果亚科枇杷属，分布较广的一种重要的常绿果树。开花是枇杷生命周期中最重要的事件之一。与大多数果树的花发育模式不同，枇杷花器官在夏季开始出现分化和发育，在秋季和初冬开花。在枇杷的花发育过程中，其顶端分生组织不断生长成一个圆锥花序，进而分化出花器官，接着花器官发育过程受到环境和内源基因的复杂网络调控。因此，对枇杷花器官发育研究有助于更好地了解蔷薇科的花器官发育过程。

在被子植物花器官发育过程中，PISTILLATA(PI)同源基因是调控花瓣和雄蕊发育的关键B类MADS-box转录因子。PI同源基因在不同被子植物类群花器官发育中表现出不同的表达模式。在模式植物拟南芥和金鱼草中，PI同源基因均在花瓣和雄蕊中表达。在蔷薇科植物太行花中，TrPI基因在营养和生殖器官中均有表达，并且在花瓣和雄蕊中表达量较高。在核心真双子叶植物的夏堇和烟草中，PI同源基因在花瓣和雄蕊中表达。但是，在基部被子植物红花玉兰中，MawuPI主要在花被和雄蕊中表达；在毛茛科和马兜铃科这两个基部植物中，其PI同源基因分别在萼片、花瓣和雄蕊中表达；在基部被子植物花菱草中，EScaGLO基因在花瓣和雄蕊中表达。在单子叶植物麝香百合中，其PI同源基因LMADS8只在花芽分化早期的雄蕊中表达，然后扩散到外轮和内轮花被中表达。目前，有关枇杷PI同源基因调控花器官发育的研究尚无报道。

发明内容

本发明的目的是提供枇杷EjPI蛋白及其编码基因与应用。

首先，本发明提供枇杷EjPI蛋白，其为：

1)由SEQ ID No.2所示的氨基酸组成的蛋白质；或

2)在SEQ ID No.2所示的氨基酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等活性的由1)衍生的蛋白质，其中，所述的由1)衍生的蛋白质包括MADS结构域、I结构域、K结构域、C末端结构域以及C末端结构域的1个特异的PI基序。

本发明还提供编码所述的枇杷EjPI蛋白的基因。

所述基因的序列如SEQ ID No.1所示。

本发明还提供含有所述基因的过表达载体，宿主细胞和工程菌。

本发明还提供所述基因在调控被子植物花瓣、花丝和花药的形成和发育的用途。。

在本发明一个实施方案中，将所述EjPI基因转入被子植物基因组中，并在转基因植物野生型中超量表达，能使萼片瓣化，并张开；或者，在pi-1突变的转基因植物中过表达，恢复花瓣和雄蕊，并完成生殖过程。

本发明还提供一种转基因植株的构建方法，采用农杆菌介导的方法，将含有所述基因的过表达载体转入植物基因组中，筛选获得转基因植株。

其中，所述的转基因植株与野生型相比，其萼片边缘变白，并张开，出现萼片瓣化；与转基因的突变体与未转基因的突变体相比，能恢复花瓣和雄蕊器官。