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一种玫瑰花瓣呈色调控基因RrCCoAOMT1及其应用

花匠小妙招
2024-09-26 11:25

本发明涉及植物基因工程，具体涉及一种玫瑰花瓣呈色调控基因rrccoaomt1及其应用。

背景技术：

1、玫瑰(rosa rugosa)是享誉国际的功能花卉，广泛用于生产加工精油、化妆品、食品、茶和中药等产品。玫瑰也是一种观赏植物，集抗寒、抗旱、抗病虫害、耐盐碱等优良性状于一身，拥有巨大园林应用潜力。但现有玫瑰栽培品种和野生种质花色均为白色和粉紫色系，没有红色、橙色、蓝色等其他色系，花色极为单调，严重制约了其观赏应用市场开发。所以，加快玫瑰花色改良育种进程，培育出红色等稀缺花色新品种迫在眉睫。

2、研究表明，不同玫瑰种质花瓣中的矢车菊素-3,5-二葡糖苷(cyanidin-3,5-di-o-glucoside，cy3g5g)和芍药素-3,5-二葡糖苷(peonidin-3,5-di-o-glucoside，pn3g5g)含量之和占花青苷总量的98％以上，“矢车菊苷-芍药苷”合成支路是玫瑰花瓣呈色的关键支路，玫瑰花色由矢车菊素-3,5-二葡糖苷和芍药素-3,5-二葡糖苷的总含量和含量比共同决定。一般来说，矢车菊苷呈橙色和红色，芍药苷呈紫红色。现有玫瑰种质中只有粉紫色系，没有红色系，很可能与现有玫瑰种质花瓣中的omt基因表达量高，将大量矢车菊苷转化成了芍药苷有关。植物omt基因家族中的咖啡酰辅酶a o-甲基转移酶(caffeoyl coa o-methyltransferase，ccoaomt)是调控木质素合成的关键酶之一，与木材结构和强度等特性有密切关系。在烟草中下调ccoaomt基因的表达，使转基因植株的木质素含量明显下降，木质素s/g的比例增加且植株矮化[lignin biosynthesis regulated by antisenseccoaomt gene in tobacco.journal of anhui agricultural sciences，2008，36(19)：8026-8027.]。高粱中过表达ccoaomt基因，可以增加其木质素的生物合成，提高生物量[overexpression of the sorghum bicolor sbccoaomt alters cell wall associatedhydroxycinnamoyl groups.plos one，2018，13(10)：e0204153]。但现有技术中，并未报道ccoaomt在调控玫瑰花瓣呈色，创制出红色等稀缺花色玫瑰新种质中的作用。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种玫瑰花瓣呈色调控基因rrccoaomt1及其应用。本发明通过转录组分析和omt基因家族分析，鉴定出了一个可能与玫瑰花青苷甲基化修饰相关的omt编码基因rrccoaomt1。克隆出这个基因，并验证其在玫瑰花瓣呈色中的功能，可以为实现人工调控玫瑰花瓣呈色，创制出红色等稀缺花色玫瑰新种质提供重要分子工具。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供rrccoaomt1蛋白，所述rrccoaomt1蛋白为如下(a1)或(a2)所示的蛋白质：

4、(a1)由序列表中seq id no.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

5、(a2)在(a1)中所限定的蛋白质的n端和/或c端连接蛋白标签后得到的融合蛋白。

6、本发明的第二方面，提供编码rrccoaomt1蛋白的基因，所述基因为如下i)或ii)所示的核酸分子：

7、i)核苷酸序列是seq id no.1所示的核酸分子；

8、ii)除i)以外的编码seq id no.3所示氨基酸序列的核酸分子。

9、本发明的第三方面，提供含有编码rrccoaomt1蛋白基因的表达盒、重组表达载体或重组菌。

10、本发明的第四方面，提供rrccoaomt1基因编码的蛋白在玫瑰花瓣呈色调控中的应用，所述rrccoaomt1基因编码的蛋白为如下(a1)或(a2)所示的蛋白质：

11、(a1)由序列表中seq id no.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

12、(a2)在(a1)中所限定的蛋白质的n端和/或c端连接蛋白标签后得到的融合蛋白。

13、进一步的，所述rrccoaomt1基因编码的蛋白通过调节cy3g5g与pn3g5g的含量比来调控玫瑰花瓣呈色。

14、本发明的第五方面，提供rrccoaomt1基因在玫瑰花瓣呈色调控中的应用；

15、所述rrccoaomt1基因为如下i)或ii)所示的核酸分子：

16、i)核苷酸序列是seq id no.1所示的核酸分子；

17、ii)除i)以外的编码seq id no.3所示氨基酸序列的核酸分子。

18、进一步的，所述rrccoaomt1基因通过调节cy3g5g与pn3g5g的含量比来调控玫瑰花瓣呈色。

19、本发明的第六方面，提供含有rrccoaomt1基因的表达盒、重组表达载体或重组菌在促进玫瑰花瓣呈色调控中的应用。

20、本发明的第七方面，提供一种植物花瓣呈色调控的方法，包括以下步骤：

21、将rrccoaomt1基因转入目的植物中，实现调控植物花瓣呈色的目的；当rrccoaomt1表达水平提高时，花瓣颜色往紫色偏移；当rrccoaomt1表达水平降低时，花瓣颜色往红色偏移；

22、所述rrccoaomt1基因为如下i)或ii)所示的核酸分子：

23、i)核苷酸序列是seq id no.1所示的核酸分子；

24、ii)除i)以外的编码seq id no.3所示氨基酸序列的核酸分子。

25、进一步的，rrccoaomt1基因通过表达载体转入到目的植物中，优选的，所述目的植物为蔷薇科。

26、本发明的有益效果：

27、本发明通过转录组分析和omt基因家族分析，鉴定出了一个可能与玫瑰花青苷甲基化修饰相关的omt编码基因rrccoaomt1。克隆出这个基因，并验证其在玫瑰花瓣呈色中的功能，可以为实现人工调控玫瑰花瓣呈色，创制出红色等稀缺花色玫瑰新种质提供重要分子工具，对于加快玫瑰观赏应用市场开发，实现玫瑰产业多元化发展具有重要意义，对植物基因功能研究和改良植物农艺性状具有重要的经济价值和社会效益。

技术特征：

1.rrccoaomt1蛋白，其特征在于，所述rrccoaomt1蛋白为如下(a1)或(a2)所示的蛋白质：

2.编码rrccoaomt1蛋白的基因，其特征在于，所述基因为如下i)或ii)所示的核酸分子：

3.含有根据权利要求2所述编码rrccoaomt1蛋白的基因的表达盒、重组表达载体或重组菌。

4.rrccoaomt1基因编码的蛋白在玫瑰花瓣呈色调控中的应用，其特征在于，所述rrccoaomt1基因编码的蛋白为如下(a1)或(a2)所示的蛋白质：

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述rrccoaomt1基因编码的蛋白通过调节cy3g5g与pn3g5g的含量比来调控玫瑰花瓣呈色。

6.rrccoaomt1基因在玫瑰花瓣呈色调控中的应用，其特征在于，所述rrccoaomt1基因为如下i)或ii)所示的核酸分子：

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述rrccoaomt1基因通过调节cy3g5g与pn3g5g的含量比来调控玫瑰花瓣呈色。

8.含有rrccoaomt1基因的表达盒、重组表达载体或重组菌在促进玫瑰花瓣呈色调控中的应用。

9.一种植物花瓣呈色调控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，rrccoaomt1基因通过表达载体转入到目的植物中，优选的，所述目的植物为蔷薇科。

技术总结
本发明公开了一种玫瑰花瓣呈色调控基因RrCCoAOMT1及其应用，属于植物基因工程技术领域。本发明通过转录组分析和OMT基因家族分析，鉴定出了一个与玫瑰花青苷甲基化修饰相关的OMT编码基因RrCCoAOMT1。本发明将RrCCoAOMT1基因转入目的植物中，实现植物花瓣呈色调控的目的；当RrCCoAOMT1表达水平提高时，花瓣颜色往紫色偏移；当RrCCoAOMT1表达水平降低时，花瓣颜色往红色偏移。本发明可以为实现人工调控玫瑰花瓣呈色，创制出红色等稀缺花色玫瑰新种质提供重要分子工具，对于加快玫瑰观赏应用市场开发，实现玫瑰产业多元化发展具有重要意义。

技术研发人员：于云艳,昝伟霞,吴岐奎,朱子琪,张亚丽,邢树堂
受保护的技术使用者：山东农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15