[发明专利]番茄SlWRKY35基因在提高番茄类胡萝卜素类化合物或/和叶绿素含量中的应用

说明书

本发明公开了番茄SlWRKY35基因在提高番茄类胡萝卜素类化合物或/和叶绿素含量中的应用，通过在番茄中，以组成型启动子35S驱动的SlWRKY35转录因子基因过量表达，提高了番茄叶片中叶绿素的含量；以果实特异性启动子E8驱动的SlWRKY35转录因子基因过量表达，提高了番茄果实中类胡萝卜素类化合物的含量；本发明还将SlWRKY35基因过量表达株系与SlLCYE基因过量表达株系互为亲本进行杂交，能够进一步提高番茄果实中叶黄素化合物的含量。因此，番茄SlWRKY35转录因子基因可应用于番茄类胡萝卜素类化合物的合成生物学研究和遗传育种品质改良。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及番茄SlWRKY35转录因子的应用，还涉及提高番茄类胡萝卜素、叶绿素或叶黄素的方法。

背景技术

类胡萝卜素类化合物以及叶绿素都隶属于植物重要的次生代谢产物家族—萜类。萜类代谢途径是植物中最重要的次生代谢途径之一，对植物的生长发育、抗病抗逆、以及果实品质等各个方面都具有重要影响。异戊二烯焦磷酸是(Isopetenyl pyrophosphate,IPP)是许多类固醇化合物和萜类化合物的前体物质，主要由两条途径产生：一条是以乙酰辅酶A为原料，在胞质中进行的甲羟戊酸途径(Mevalonate pathway,MVA)；另一条是以丙酮酸和3-磷酸甘油醛为原料，在质体中进行的2-甲基赤藓糖醇-4-磷酸途径(2-MethylErythritol-4-Phosphate pathway, MEP)。IPP经过一系列连续的酶催化反应，生成类胡萝卜素类化合物的关键中间体——牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(Geranylgeranylpyrophosphate,GGPP)，参与植物的生长发育和次生代谢等重要过程。

类胡萝卜素(Carotenoids)是由质体中进行的MEP途径合成的重要的脂溶性抗氧化剂之一，是一个庞大的类异戊二烯家族，大部分都是由八氢番茄红素衍生而来的C₄₀四萜类化合物。自然界中的类胡萝卜素有超过700多种，构成了许多蔬菜、水果、和花卉特有的颜色，并且是许多鱼类、甲壳类、和鸟类等动物色素沉着组织的膳食来源。同时，某些特定的类胡萝卜素是哺乳动物合成维生素A的前体物质，人体和动物不能直接合成，只能从食物中摄取，而由维生素A缺乏引起的健康问题仍然是全球关注的焦点。

类胡萝卜素是一类对动物和植物的生长发育都必不可少的天然色素。番茄中的类胡萝卜素合成同时受到1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸合酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase， DXS1)和八氢番茄红素合成酶(Phytoene synthase,PSY)的共同影响，DXS1是MEP途径的第一个关键酶，主要控制质体中类异戊二烯前体化合物的合成。PSY1是类胡萝卜素合成途径的第一个关键酶，将2分子GGPP催化聚合生成八氢番茄红素(Phytoene)，八氢番茄红素进一步在八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene desaturase,PDS)和ζ-胡萝卜素脱氢酶(ζ-carotene desaturase,ZDS)的作用下生成15-cis-番茄红素异构体，类胡萝卜素顺反异构酶(carotene isomerase，CRTISO)则将15-cis-番茄红素异构化生成番茄红素(Lycopene)。番茄红素具有两条代谢支路：一条支路是首先在β-环化酶(LCYB)的催化下生成γ-胡萝卜素和β-胡萝卜素，再经过玉米黄质和新黄质等中间体，最后参与ABA代谢合成，与植物的生长发育和抗逆有关。而另一条支路则是在ε-环化酶(ε-carotene cyclase,LCYE)的催化下首先生成δ-胡萝卜素，随后再经过β-环化酶(β-carotene cyclase,LCYB)的作用生成α-胡萝卜素，再依次通过β- 环羟化酶(β-ringhydroxylase,HYDB)和ε-环羟化酶(ε-ring hydroxylase,HYDE)的作用，经过两步连续的羟化反应，最后生成叶黄素。