[发明专利]一种调控花朵衰老的RhBEE3基因及其应用

说明书

本发明涉及植物基因工程技术领域，公开了一种调控花朵衰老的RhBEE3基因及应用；RhBEE3基因为月季(Rosa hybrida‘Samantha’)基本螺旋‑环‑螺旋(bHLH)类转录因子，其核苷酸全长序列为SEQ ID.1所示，所编码的蛋白序列为SEQ ID.2所示，3’‑UTR序列为SEQ ID.3所示；基于3’‑UTR和全长序列分别构建了沉默和过表达载体，在月季花瓣中进行RhBEE3的瞬时沉默和过表达，通过观察表型变化、测定基因表达水平和电导率等发现RhBEE3可正向调控花朵衰老；通过叶盘法转化烟草(Nicotiana tabacum L.)，获得RhBEE3超表达的转基因植株，通过观察表型变化、测定基因表达水平和丙二醛(MDA)等发现RhBEE3超表达促进转基因株系花朵衰老；本发明突破了传统育种手段的障碍，为植物花朵衰老调控提供了重要的基因工程的方法。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种从切花月季中分离、克隆的一个基本螺旋-环-螺旋(bHLH)类转录因子RhBEE3，以及RhBEE3基因在调控花朵衰老中的应用。

背景技术

花朵的开放和衰老是被子植物生长发育中的一个重要阶段。花朵依靠其独特的外观、色彩和香味吸引动物协助授粉，授粉完成后，花朵逐渐走向衰老，具体表现为花朵的萎蔫、脱落和花色的变化。花朵衰老是一个高度程序化的事件，包含了一系列生理生化过程，如细胞内结构的解体、大分子和膜系统的降解以及物质的循环利用等(Price et al.,2008；Xu et al.,2000)。据报道，植物激素作为一个关键因素在花的衰老过程中起重要作用，其中乙烯被广泛认为是发育的中心调节因子，参与调控花朵衰老的生理过程。

乙烯已被证明能促进许多观赏植物的开花，如剑兰(Gladiolus gandavensis)、康乃馨(Dianthus caryophyllus)、月季(R.hybrida)、腊梅(Chimonanthus praecox)等。如梅花花朵经外源乙烯处理可迅速达到盛开阶段，而乙烯抑制剂1-甲基环丙烯(1-MCP)处理可显著延迟花朵开放(Suietal.,2015)。乙烯生物合成基因的转录上调被认为是乙烯促进花朵衰老的主要原因。例如，通过外源应用乙烯的生物合成前体ACC可以加速扶桑(Hibiscusrosa-sinensisL.)花朵的衰老(Trivellini etal.,2011)。在石竹(D.chinensis)花衰老过程中，乙烯合成基因ACS和ACO的表达也显著增加(Tanase et al.,2015)。而除此之外，转录因子参与的乙烯响应也是影响花衰老的重要因素。

转录因子(TFs)通过以序列特异性的方式直接与靶基因的启动子结合来控制多种生理过程。TFs功能丰富，参与多种植物激素的信号响应，并被报道广泛参与了植物激素介导的花朵衰老，例如，在拟南芥中，过表达FOREVER YOUNG FLOWER(FYF)通过下调ETHYLENERESPONSE DNA-BINDING FACTOR 1/2(EDF1/2)从而抑制乙烯反应来延缓花的衰老(Chen etal.,2011)。这种抑制作用被证明是由ERF基因FUF1介导的(Chen et al.,2015)。近年来有报道称，乙烯诱导矮牵牛花花冠中PhERF6的表达逐渐增加。PhERF6蛋白与EOBI(EMISSIONOF BENZENOIDSI)发生互作，从而阻止EOBI激活ODO1(ODORANT1)基因，导致挥发性物质的产生减少(Liu et al.,2017)。这表明乙烯响应的转录因子基因可能参与了乙烯诱导的衰老和次生代谢的调节。