[发明专利]国兰花发育调控基因SEP4编码序列及其应用

说明书

本发明公开了一种国兰花发育调控基因SEP4编码序列及其应用。本发明从中国兰花的墨兰品种‘白墨’的花器官cDNA中分离得到兰花花器官发育调控基因，提高其表达量后可造成拟南芥开花期显著提前，花器官形态明显改变，花瓣发育受阻，整朵花呈现花萼和心皮和雄蕊的结构，第二轮花器官缺失，但发育出更大而肥厚的心皮结构；在国兰中发现该基因表达量与合蕊柱发育显著正相关，在梅瓣化的变异体中表达量显著升高，表明该基因对国兰梅瓣花形成的促进作用。本发明国兰开花调控基因可用于兰科植物花器官发育分子机制的研究，以及植物开花性状的改良。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及国兰花发育调控基因SEP4及其编码蛋白和应用。

背景技术

兰花是兰科植物的统称，是单子叶植物第一大科，801属约30000种，且多数兰科植物具有很高的观赏和食药用价值，在国内外市场广受欢迎。我国是兰花的原产地之一，兰花资源丰富，已有近2000年的栽培历史，并形成了中国特色的兰花文化，影响遍及日本、韩国以及东南亚等国家和地区，成为弘扬中国文化软实力的载体之一。

兰属中的地生种大多原产中国，因此又称国兰，是我国传统名贵花卉。一朵标准的国兰花由三轮花器官组成，最外轮由三片长的外花被片组成，称为萼片；第二轮由三片较短的内花被片组成，称为花瓣，在第二轮背面还有一片分化成具有艳丽斑点的唇瓣；最内轮由生殖结构组成，称之为合蕊柱，是由雄性和雌性生殖器官合在一起组成的柱状器官。再长期的驯化栽培过程发，发现国兰拥有梅瓣、荷瓣、水仙瓣、蝶瓣、奇花等多种花朵瓣型，已有1700多个不同瓣型栽培品种。瓣型育种成为重要的育种目标，然而目前国兰品种主要依靠野生资源驯化选育，适宜规模化、产业化的品种不多，杂交育种周期长、难度大且子代性状难以预期，现代分子生物技术育种手段严重滞后。而如何通过现代分子生物技术手段进行观赏性状改良，高效培育新品种，成为目前亟待解决的科学问题。

发明内容

本发明的目的在于：克服传统杂交育种存在的周期长、性状难以预期等问题，本发明通过运用最新的分子生物学手段，挖掘可运用于植物花型改良的基因资源，实现国兰开花的性状改良。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种国兰花发育调控基因，它是从中国兰花的墨兰品种‘白墨’(Cymbidium sinense)的花器官cDNA中分离得到，其核苷酸序列由744个碱基组成，如SEQ ID NO:1所示。

本发明的第二个目的是提供一种由上述的国兰花发育调控基因编码的蛋白，由247个氨基酸残基组成，如SEQ ID NO:2所示。

本发明的第三个目的是提供一种包含上述的国兰花发育调控基因的表达载体、转基因细胞系、宿主菌或转基因材料。

本发明的第四个目的是提供上述的国兰花发育调控基因在植物开花性状改良中的应用。优选的，所述的植物开花性状改良是使植物开花期提前，和/或促进花瓣向心皮转变，和/或促进梅瓣花形成的改良。

本发明的第五个目的是提供上述的国兰花发育调控蛋白在植物开花性状改良中的应用。优选的，所述的植物开花性状改良是使植物开花期提前，和/或促进花瓣向心皮转变，和/或促进梅瓣花形成的改良。

本发明的第六个目的是提供上述的一种使植物开花期提前，和/或促进花瓣向心皮转变，和/或促进梅瓣花形成的方法，其包括以下步骤：构建过表达上述的国兰花发育调控基因的重组表达载体，将重组表达载体转化到植物中。

优选的，所述的将重组表达载体转化到植物中，是将重组表达载体转化农杆菌，然后用获得的重组农杆菌侵染植物。

本发明通过基因工程技术发现，所述国兰花器官发育调控基因在拟南芥中过量表达，能改变植物开花性状，使得开花期显著提前，花器官形态明显改变，花瓣发育受阻，整朵花呈现花萼和心皮和雄蕊的结构，第二轮花器官缺失，但发育出更大而肥厚的心皮结构。因此，可将该基因及其编码的蛋白用于花器官发育和侧枝数量等开花性状调控途径的研究，以及植物开花性状的改良。