[发明专利]一类CLE小肽在控制芽再生和作为植物组培增殖调节剂中的应用

说明书

本发明公开了一类CLE小肽在控制芽再生和作为植物组培增殖调节剂的应用，属于植物生物技术领域。本发明发现了CLE1‑7小肽具有控制植物芽再生或作为植物组织培养增殖调节剂的应用，可通过基因编辑使CLE1‑7基因中的一种或多种的功能缺失提高植物组织培养中的芽再生能力，或过提高CLE1‑7基因中的一种或多种的表达抑制植物组织培养中的芽再生能力，或通过向组织培养基中添加CLE1‑7小肽中的一种或多种抑制植物组织培养中的芽再生能力。

技术领域

本发明属于植物生物技术领域，具体涉及一类可以调节植物重编程、芽再生、抑制植物外植体芽增殖能力的小肽和它们充当植物组培调节剂的应用。

背景技术

组织培养是实现植物无性繁殖和大规模扩繁的常用植物生物技术手段之一。具体是，在无菌培养的条件下，通过调整培养基中的植物激素的种类、含量和配比，主要包括生长素类与细胞分裂素类，从而诱导合适的外植体形成胚性愈伤，并进一步经历愈伤增殖和分化等过程获取高质量的再生芽，再生芽在合适的生长调节剂，一般是高浓度细胞分类素的作用下实现生根、并最后通过练苗等步骤获取大量再生苗。获取高质量的再生芽是影响植物组培成败的关键环节。

组培常用的芽再生过程需要经历两个阶段：第一步在高浓度生长素的诱导下形成具有多潜能性的胚性愈伤，第二步愈伤在高浓度细胞分裂素的诱导启动芽再生。芽再生芽的过程与植物干细胞活性有关，但不同于茎尖分生组织发育和根尖分生组织发育，与植物种类、基因型、外植体类型、培养条件和生长调节剂等因素有关，但是具体的调控机制尚不清楚。对组培生产而言，研究影响芽再生的新型植物调节剂具有广阔的应用价值。

生长调节剂一般指的是植物激素。高等植物普遍存在一类序列和功能保守的CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION-RELATED(CLE)小肽，简称CLE小肽，被认为是一种新型多肽植物激素。CLE小肽的已知功能是维持植物分生组织区的干细胞活性，目前研究较为清楚的是CLV3。CLE1、CLE2、CLE3、CLE4、CLE5、CLE6和CLE7(CLE1-7)是一族亲缘关系紧密的CLE小肽，它们的氨基酸序列在不同物种高度保守。拟南芥CLE1-7基因合成4种小肽，分别是：CLE1/3/4p(CLE1、CLE3和CLE4的氨基酸序列一致)：RLSPGGPDPRHH；CLE2p：RLSPGGPDPQHH；CLE5/6p(CLE5和CLE6的氨基酸序列一致)：RVSPGGPDPQHH；CLE7p：RFSPGGPDPQHH。超表达这些小肽基因可以互补CLV3缺失的表型。此外，它们还有哪些生理学功能，仍未见公开报道。

获取高质量的再生芽是影响植物组培成败的关键环节。植物激素充当生长调节剂，在芽再生过程中发挥至关重要的作用。即便尝试调整培养基中的植物激素的种类、含量和配比等因子，某些植物仍很难再生芽。对组培生产而言，研究影响芽再生的新型植物调节剂具有广阔的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供CLE1-7小肽在控制芽再生和作为植物组培增殖调节剂中的应用。

本发明发现CLE1、CLE2、CLE3、CLE4、CLE5、CLE6和CLE7(CLE1-7)编码基因的缺失促进拟南芥下胚轴外植体在芽诱导培养基(shoot-induction medium,SIM)上形成再生芽。

本发明发现与野生型相比，CLE4和CLE7超表达植株芽再生受到显著抑制。与之一致的是，外源施加人工合成CLE1-7小肽，即CLE1/3/4p、CLE2p、CLE5/6p和CLE7p，同样抑制拟南芥芽再生。

本发明发现CLE1-7通过影响植物保守的干性因子WUSCHEL(WUS)活性调控拟南芥芽再生过程，表明这类保守的小肽激素调控植物芽再生的新功能在高等植物中具有普遍意义。

基于以上发现，本发明提供一类小肽CLE1、CLE2、CLE3、CLE4、CLE5、CLE6和CLE7(CLE1-7)在控制植物芽再生中的应用。