[发明专利]负调节番茄叶片光合作用基因的用途

说明书

本发明公开了一种负调节番茄叶片光合作用基因的用途，在番茄中敲除Solyc05g005230基因能增加番茄叶片的光合作用效率；基因Solyc05g005230核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。Solyc05g005230基因敲除株系5230‑KO叶片中叶绿素a、叶绿素b与类胡萝卜素等光合色素的含量均显著增加；Solyc05g005230基因敲除株系5230‑KO叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾作用等光合作用的主要指标均显著上升。

技术领域

本发明涉及一个增加番茄叶片光合作用效率的基因及其应用，属于作物分子遗传领域。

背景技术

光合作用是绿色植物利用光能将二氧化碳和水合成有机物并释放氧气的过程，植物干物质的90％以上都来自光合作用，是作物产量形成的基础。每年地球上通过光合作用合成的有机物约为2200亿吨，是地球上最重要的化学反应(张立新等，2016)。没有植物对光能的利用，就不可能有人类社会的生存和持续发展。随着现代分子生物学技术的发展，一些调控光合作用效率的新基因被迅速发掘出来，例如植物PGR5与PGRL1两个基因编码的蛋白可以瞬间与其它色素蛋白复合体形成超级蛋白复合体，实现能量在超级复合体内部的直接传递，大大提高了光能的有效利用(Munekage et al.2004；DalCorso et al.2008)；中科院李振声院士团队利用抗强光氧化基因选育出了“小偃81”等高光合效率的小麦新品种；Li等(2011)在水稻中克隆到一个编码叶绿体定位蛋白新基因PHD1，该基因不仅可以提高低光强下作物的光合能力，还促进水稻分蘖和千粒重；Yuan等(2018)发现SlARF10在叶绿素中起重要作用，过表达该基因能增加番茄叶片与果实的光合作用，同时增加果实中淀粉、果糖和蔗糖的积累；Zhang等(2019)发现将编码甜菜碱醛脱氢酶、胆碱氧化酶的基因转入番茄中，可显著提高转基因番茄的光合作用与果实大小。可见，充分发掘植物高光合效率的新基因，促进作物的光能高效利用，是增加作物产量的有效手段。

番茄是一种营养丰富的多果穗浆果，其适应性强、产量高、口感好，是世界第二大蔬菜作物，深受消费者喜爱。叶片是番茄进行光合作用的主要器官，增强番茄叶片的光合效率能够促进植株更好生长，且提高果实产量和品质，从而带来更高的经济和社会效益。因此，通过挖掘新的功能基因，利用基因编辑技术，选育高光合效率番茄新品种，是一种比较快捷的方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何有效提高番茄叶片的光合作用效率，促进有机物的合成。

为了解决上述技术问题，本发明提供负调节番茄叶片光合作用基因的用途：在番茄中敲除Solyc05g005230基因能增加(有效增加)番茄叶片的光合作用效率；

所述基因Solyc05g005230核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。

作为本发明的负调节番茄叶片光合作用基因的用途的改进：

在Solyc05g005230基因中设计CRISPR/Cas9编辑靶点的sgRNA序列：5'-GATGATCGAGAGGTGCTTAG-3’；根据该sgRNA序列人工合成引物并构建至CRISPR/Cas9载体中。

作为本发明的负调节番茄叶片光合作用基因的用途的进一步改进，所述合成的引物为：

上游5'-TGATTGATGATCGAGAGGTGCTTAG-3’，

下游5'-AAACCTAAGCACCTCTCGATCATCA-3’。

作为本发明的负调节番茄叶片光合作用基因的用途的进一步改进：获得基因Solyc05g005230的敲除植株5230-KO。

所述Solyc05g005230基因敲除株系5230-KO叶片中叶绿素a、叶绿素b与类胡萝卜素等光合色素的含量均增加(显著增加)；Solyc05g005230基因敲除株系5230-KO叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾作用等光合作用的主要指标均上升(显著上升)。