[发明专利]调控番茄果实品质的转录因子及其应用

说明书

本发明涉及涉及植物生物技术领域，具体涉及调控番茄果实品质的转录因子及其应用。本发明研究发现，EIL2转录因子能够直接结合到LCYB的启动子上抑制其表达，减少番茄红素的转化；WHY1转录因子又能够结合到EIL2的启动子上抑制其表达，从而促进了LCYB的转录，推进番茄红素向β‑胡萝卜素的转化；EIL2还能够通过直接结合启动子元件的方式抑制肌醇单磷酸酶(IMP，肌醇合成限速酶)及肌醇加氧酶(MIOX，肌醇途径合成抗坏血酸的限速酶)基因的表达，减少抗坏血酸的合成。WHY1则能够通过抑制EIL2促进抗坏血酸的合成。本发明的WHY1‑EIL2介导的调控机制对番茄果实番茄红素及抗坏血酸的积累有重要的意义。

技术领域

本发明涉及植物生物技术领域，具体涉及调控番茄果实品质的转录因子及其应用。

背景技术

番茄一直以来都以其独特的风味、丰富的营养价值深受人们的喜爱，在我国北方地区有着广泛的种植。番茄果实的生长发育是一个类胡萝卜素大量积累、淀粉及糖大量水解的过程，代谢产物丰富。其中，番茄红素和抗坏血酸(AsA)是两种人类所需的十分重要的抗氧化物质，对维持人的身体健康尤为重要。因此，明确番茄果实体内番茄红素及AsA的合成代谢的分子调控机制对提高番茄果实品质具有重要意义。

番茄红素是类胡萝卜素代谢途径中的中间产物。在番茄红素的合成及代谢途径中，影响番茄红素积累的关键在于PSY1介导的生物合成及LCYB介导的降解(Shewmaker etal.,1999；Ronen et al.2000)。此外，八氢番茄红素去饱和酶(PDS)和ζ-胡萝卜素去饱和酶(ZDS)及胡萝卜素异构酶(CRTISO)亦在其中发挥着重要的作用(Cunningham and Gantt,1998；Isaacson et al.,2002)。随着番茄红素代谢途径的阐明和生物合成相关基因的克隆，使得运用基因工程技术提高番茄红素产量成为可能。以CaMV 35S启动子组成型地大量表达PSY1基因，能够促进番茄果实中番茄红素的积累(Fray et al.,1995)。另一方面，通过RNAi干扰技术抑制LYCB的表达，可以通过减少番茄红素的降解来提高番茄果实中番茄红素的含量(Rosati et al.,2000)。目前，人们已经对植物番茄红素代谢途径中的主要基因进行了大量的研究，然而其基因表达调控和色素积累详细的机制并不清楚。因此，解析番茄红素相关基因表达调控的主效机制对提高番茄红素含量具有重要意义。

抗坏血酸(维生素C)在生物体内具有重要的抗氧化作用，是植物和动物生长、发育和繁殖过程中所必需的物质(Gilbert et al.,2009)。人类和一些灵长类动物由于抗坏血酸合成途径最后一个关键酶(L-古洛糖醛酸-1，4-内酯氧化酶)基因的缺失，自身无法合成抗坏血酸，必须从食物特别是新鲜水果蔬菜中摄取(Watanabe et al.,2006)。鉴于抗坏血酸在生物体内的重要功能，提高蔬菜和水果中抗坏血酸的含量的研究显得十分重要。番茄因其果实内富含柠檬酸和苹果酸所呈的酸性条件，更利于抗坏血酸的稳定。L-半乳糖途径是番茄抗坏血酸合成的主要途径(Smirnoff et al.,1996)。但饲喂实验表明：半乳糖醛酸途径和肌醇途径可能也在番茄抗坏血酸合成中发挥着作用(Badejo et al.,2012；Lorenceet al.,2004)。这些不同的合成途径可能在番茄不同生长发育时期发挥着不同的作用。目前大部分研究都集中于L-半乳糖途径主要基因功能的解析及分子调控，而肌醇途径的作用及调控机制并不清楚。因此，解析番茄果实中合成抗坏血酸的肌醇途径调控机制可为提高番茄果实抗坏血酸含量提供新的视角。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供调控番茄果实品质的转录因子及其应用。本发明研究发现了抑制番茄红素代谢及调控肌醇-抗坏血酸代谢途径的新机制，对于提高番茄果实中番茄红素和抗坏血酸含量具有十分重要的意义。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供如下1)或2)所述的转录因子在调控番茄果实品质中的用途：

1)转录因子EIL2，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；