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超表达PtoCRY2基因在延缓毛白杨顶芽休眠和促进木材发育中的应用及方法

花匠小妙招
2025-01-06 17:50

本发明涉及生物，具体涉及超表达ptocry2基因在短日照条件下延缓毛白杨顶芽休眠和促进木材发育中的应用，还涉及延缓毛白杨顶芽休眠和促进木材发育的方法。

背景技术：

1、北方和温带地区的多年生树木随着季节变换，表现出显著的生长与休眠周期性转换的生长特性，又叫树木物候，其主要受到光周期和温度的精细调控。在冬季到来之前，树木的顶芽经历连续的适应反应，包括生长停止、驻芽和进入休眠。顶芽休眠后，顶端分生组织被芽鳞结构包裹，以此抵御寒冬。而冬季持续的低温对休眠的打破起促进作用，使顶芽在感知长日照条件后破芽吐绿、恢复生长。因此，对于具有显著季节性生长特征的树木，短光周期会缩短树木的生长期，导致植株的叶片衰老、脱落。短光周期和低温对树木茎中维管形成层活性和次生生长也有抑制作用，因此树木的木材发育也有明显的季节性特征(年轮的形成)，例如在春夏季节形成早材，在秋冬季节形成晚材。

2、隐花色素(cryptochrome，cry)为控制植物生长发育的主要蓝光受体，它介导蓝光以及光周期对植物的生长与开花等发育过程的调控。但是目前未见cry2基因表达能够延缓杨树在短光周期条件(12h光照/12h黑暗)下顶芽进入休眠的时间的报道。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目之一的在于提供一种超表达ptocry2基因在短日照下延缓毛白杨在顶芽休眠中的应用，通过转基因手段提高毛白杨ptocry2基因表达能够延缓杨树在短光周期条件(12h光照/12h黑暗)下顶芽进入休眠的时间，从而延长树木的生长期；同时超表达ptocry2促进木材发育，提高植株在短光周期条件下的生物量；本发明的目的之二在于提供超表达ptocry2基因在短日照下促进毛白杨生物量积累中的应用；本发明的目的之三在于提供在于一种延缓毛白杨顶芽休眠和促进木材生物量中的方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、1、超表达ptocry2基因在短日照下延缓毛白杨在顶芽休眠中的应用，所述毛白杨ptocry2基因的序列如seq id no.3所示。

4、本发明优选的，所述超表达ptocry2基因的方法是将seq id no.3所示序列连入pcxsn-flag载体的xcmi酶切位点处，构建含ptocry2基因的载体，简称35s:flag-ptocry2载体；将35s:flag-ptocry2载体通过农杆菌介导转化毛白杨，获得超表达ptocry2基因的毛白杨。

5、2、超表达ptocry2基因在短日照下促进毛白杨生物量积累中的应用，所述毛白杨ptocry2基因的序列如seq id no.3所示。

6、本发明优选的，所述促进毛白杨生物量积累为增加毛白杨茎粗。

7、本发明优选的，所述促进木材发育是增加木质部宽度。

8、3、一种延缓毛白杨顶芽休眠和促进木材生物量中的方法，包括如下方法：将超表达ptocry2基因的载体通过农杆菌介导转化毛白杨，获得转基因毛白杨为延缓顶芽休眠和促进木材生物量的毛白杨；所述毛白杨ptocry2基因的序列如seq id no.3所示。

9、本发明优选的，所述超表达ptocry2基因的载体是将seq id no.3所示序列连入pcxsn-flag载体的xcmi酶切位点处，构建含ptocry2基因的载体，简称35s:flag-ptocry2载体。

10、本发明的有益效果在于：本发明通过将ptocry2基因转入毛白杨野生型(wt)植株，杨树ptocry2-oe超表达植株与野生型比较，在正常长光周期(ld，16h光照/8h黑暗)条件下未见明显差异，而在短光周期(sd，12h光照/12h黑暗)条件下ptocry2-oe超表达植株与wt植株相比，株高和生物量都显著增加。杨树ptocry2-oe超表达植株相较于wt，具有更长的生长期，表现为顶芽生长停止和进入休眠的时间延缓。重要的是超表达ptocry2使杨树茎粗增加，在ld和sd条件下均形成更多木质部。上述结果说明蓝光受体ptocry2是促进杨树生长和木材发育的重要调控因子。ptocry2-oe超表达植株可减弱短光周期对杨树生长和次生发育的抑制作用，适宜在短光周期来临更早的区域(如高纬度地区)生长。本发明为利用ptocry2基因促进杨树木材产量和生态适应性提供了思路和参考，在在林木基因工程领域有重要应用价值。

技术特征：

1.超表达ptocry2基因在短日照下延缓毛白杨(populus tomentosa)在顶芽休眠中的应用，其特征在于：所述毛白杨ptocry2基因的序列如seq id no.3所示。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述超表达ptocry2基因的方法是将seqidno.3所示序列连入pcxsn-flag载体的xcmi酶切位点处，构建含ptocry2基因的载体，简称35s:flag-ptocry2载体；将35s:flag-ptocry2载体通过农杆菌介导转化毛白杨，获得超表达ptocry2基因的毛白杨。

3.超表达ptocry2基因在短日照下促进毛白杨生物量积累中的应用，其特征在于：所述毛白杨ptocry2基因的序列如seq id no.3所示。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述促进毛白杨生物量积累为增加毛白杨茎粗。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述促进木材发育是增加木质部宽度。

6.一种延缓毛白杨顶芽休眠和促进木材生物量中的方法，其特征在于，包括如下方法：将超表达ptocry2基因的载体通过农杆菌介导转化毛白杨，获得转基因毛白杨为延缓顶芽休眠和促进木材生物量的毛白杨；所述毛白杨ptocry2基因的序列如seq id no.3所示。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述超表达ptocry2基因的载体是将seqidno.3所示序列连入pcxsn-flag载体的xcmi酶切位点处，构建含ptocry2基因的载体，简称35s:flag-ptocry2载体。

技术总结
本发明公开了超表达PtoCRY2基因在延缓毛白杨顶芽休眠和促进木材发育中的应用及方法，通过将PtoCRY2基因转入毛白杨野生型(WT)植株，杨树PtoCRY2‑OE超表达植株在短光周期条件下PtoCRY2‑OE超表达植株与WT植株相比，株高和生物量都显著增加。杨树PtoCRY2‑OE超表达植株相较于WT，具有更长的生长期，表现为顶芽生长停止和进入休眠的时间延缓。说明蓝光受体PtoCRY2是促进杨树生长和木材发育的重要调控因子，本发明为利用PtoCRY2基因促进杨树木材产量和生态适应性提供了思路和参考，在林木基因工程领域有重要应用价值。

技术研发人员：罗克明,魏洪彬,孙凡,磨江海,张程珊
受保护的技术使用者：西南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11