[发明专利]基于表达调控技术的番茄基因在花柄脱落过程中的应用

说明书

本发明涉及基于表达调控技术的番茄基因在降低花柄脱落中的应用，通过基因沉默技术或基因敲除技术使番茄基因SlIDL6降低甚至不表达，进而延缓番茄花柄脱落，增强座果率；通过基因沉默技术使番茄基因SlWRKY17不表达，从而降低基因SlIDL6的表达，进而延缓番茄花柄脱落，增强座果率；本发明通过调控番茄IDA基因SlIDL6的表达可获得延缓番茄花柄脱落的株系，增强座果率，为番茄提高产量提供有效育种方法。

技术领域

本发明涉及植物基因工程和信号传递领域，尤其是涉及基于表达调控技术的番茄基因在调控花柄脱落中的应用。

背景技术

脱落是一个高度调节的过程，涉及器官中称为离区(AZ)的结构、生化和分子变化。这些变化包括蛋白质降解、细胞壁重塑、中间层片层溶解、细胞膜通透性丧失和细胞程序性死亡。乙烯和植物激素在果实脱落中起着重要的调控作用。通过提高乙烯反应基因(包括转录因子(TF)基因)的表达来提高乙烯的产量和促进乙烯信号传导，已经被证实可以促进脱落。番茄(Solanumlycopersicum)花柄AZ转录组分析表明，乙烯生物合成和相关信号转导，包括bZIP和WRKY-TF家族成员的表达在脱落过程中上调，乙烯抑制剂1-MCP预处理抑制了这种上调。此外，WRKY基因也被鉴定为拟南芥花脱落和大豆叶片脱落的脱落特异性转录调控因子。然而，虽然已知WRKY TFs在衰老过程中整合乙烯反应的功能，但其在脱落中的作用尚不清楚。

除乙烯外，花序脱落小肽IDA已被确定为诱导拟南芥花脱落的一个重要信号。这种IDA信号在拟南芥脱落的第3-4阶段发挥作用，并且IDA突变体在花和叶脱落过程中被完全阻断。IDA类似物(IDL)和IDA肽通常小于100个氨基酸，由N端、可变区和带有PIP基序的C端组成。AtIDL1-5的过度表达补偿了ida突变体的脱落缺陷。AtIDL6、AtIDL6和AtIDL8已被证明参与生物和非生物应激防御。利用AtIDA启动子驱动荔枝LcIDL1基因和构成型35S启动子驱动柑橘IDA3基因，挽救了ida突变体的脱落缺陷表型，表明了ida肽在种间的功能保护。5种番茄IDA同源物也被证明在花柄脱落中具有特定的作用。富含亮氨酸重复序列(LRR)受体样激酶(RLK)HAESA和HAE-LIKE2(HSL2)被认为是IDA受体，事实上HAE-HSL2双突变体具有与IDA突变体相似的表型。据报道，IDA-HAE-HSL2通过诱导编码细胞壁修饰蛋白的基因表达在脱落中起作用。脱落的一个重要步骤是细胞间粘附力的丧失，这与富含果胶的中间片层降解有关。与这一观点相一致，一种与脱落相关的果胶酶，多聚半乳糖醛酸酶的表达被证明可以显著延缓花器官脱落。在番茄中，脱落相关的多聚半乳糖醛酸酶(TAPG 1、-2、-3和-4)在脱落过程中在花柄AZ中特异表达，它们的沉默显著延迟了叶片脱落。此外，与细胞壁修饰相关的内切-β-1,4-葡聚糖酶Cel1和Cel2在成熟的果实和脱落的花朵中表达，并且观察到Cel1的反义沉默可延迟花脱落。在拟南芥中，虽然其转录水平在etr1中较低。然而，IDA信号在番茄脱落中的作用及其与乙烯的关系尚不清楚。

干旱、弱光可引起许多植物的花、花、叶和果实脱落。在辣椒中，80％的遮荫6天可以显著促进花芽的脱落，并且与乙烯水平呈负相关。然而，应用人工合成的生长素1-萘乙酸(NAA)能有效地防止弱光诱导的花芽脱落。此外，在黑暗诱导百合花蕾脱落过程中，乙烯生成量增加了8倍，但应用乙烯抑制剂硫代硫酸银可阻止暗诱导脱落。IDA和IDA样基因的表达也受到生物和非生物胁迫的诱导。虽然IDA-HAE/HSL2参与了干旱诱导的叶片脱落，但还不清楚IDA信号是否也介导了弱光胁迫诱导的叶片脱落。

发明内容

本发明提供了基于表达调控技术的番茄基因在降低花柄脱落中的应用，目的是调控一个弱光诱导的番茄IDA家族基因SlIDL6，通过敲除/沉默技术延缓脱落，增强座果率，为番茄提高产量提供有效育种方法。