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PsCLH基因在调控牡丹绿色花和结实方面的应用

花匠小妙招
2024-11-25 14:29

本发明涉及基因工程领域，特别是涉及psclh基因在调控牡丹绿色花和结实方面的应用。

背景技术：

1、牡丹(paeonia suffruticosa andr.)属芍药科芍药属，是世界上著名的观赏植物，因其艳丽多彩的花瓣颜色和独特的文化象征而被称为“花中之王”。牡丹作为园林绿化、盆栽花卉和切花被广泛种植(zhou et al.,2014a)，已有2000多年的历史，形成了九大花色：白色、粉色、红色、紫色、黑色、黄色、绿色、蓝色和复色(zhang and liu，2018)。尽管世界各地已有超三千个牡丹品种，但绿色的品种相对罕见，具有独特花色的品种会受到花色育种者的更多重视(streinzer et al.,2019)。牡丹绿色品种如‘绿幕隐玉’、‘春柳’、‘豆绿’、‘绿香球’等由于花色稀少，在市场上很受欢迎，具有较高的商业价值。这些绿色品种在开花期间表现出从绿色到白色或粉色的转变。而目前有关牡丹花色的研究主要集中在红色、紫色和黄色，对于绿色牡丹呈色机理方面以及分子生物信息学研究的文章很少。研究发现，观赏植物中花瓣呈现绿色主要是由叶绿素和花色苷等色素共同决定的，但其形成机制还不清楚，限制了绿色花育种的发展。为了丰富牡丹不同花色品种，挖掘花瓣呈色的关键因素以及关键基因，为研究其他绿色花的呈色机理以及绿色牡丹的分子育种提供有效的基因资源非常关键。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供psclh基因在调控牡丹绿色花和结实方面的应用，以解决上述现有技术存在的问题，该基因负调控牡丹花瓣叶绿素的合成，通过沉默该基因可以促使牡丹花瓣花色降解以促使形成绿色花牡丹，为牡丹花色育种提供理论基础和基因资源。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供psclh基因在如下(1)-(4)任一项中的应用：

4、(1)在调控牡丹绿色花形成方面的应用；

5、(2)在调控牡丹花瓣叶绿素合成方面的应用；

6、(3)在培育绿色花牡丹品种中的应用；

7、(4)在调控牡丹生长和结实中应用；

8、其中，所述psclh基因的核苷酸序列如seq id no：1所示(或者包含seq id no：1所示序列的基因片段)：

9、atggcaacttctgtttttgaaacaggacccttgagcgtgaaatctattattccagtagaacggtcatcaagcacttcttcacttccaaagccattgctaattattactccaaccattcctgggacatacccagttcttttgtttcttcatggaaccatgctaagtaatgacaactatactttgctcctccaacatatagcttcccatggatttattatcgttgctcctcagttatatgccattatacctcgctgcggatgcgaagaggtggatgcagcggcagaagtcacacggtggttatccgaaggcctccaacccttgctacctgacgatatcaaagcaaaccttgccaagtttgctctggcaggccacagcagaggaggaaaggcagcattctctgttgcattaggctatgctccagtcaggccacttaaaatctcagcactcattggagtagaccctgtagctgggaggggggaaggagaccaagttctgcccaacatcctcacttacgtccctcgctcttttgatctaaacaaaaccccggtgatggtccttggtaccggactggggcaccagaggagttttttatggggaccagcttctgctcctgtgggtgtgagtcatgaccagttctttagtgagtgtcagcctcctagttaccatattgttacaaaggattatggtcacatggatatgttgaatgatggtttgggaataattgtggaaaatatgtgtaagatgtgtaagagtgggtcgggtgacaaagatctcatgaggagaagtgttggtggaattttggtggcctttttgagagctgctttggaaagtgaggatggagatctcaaggttattttggaggaacctgatgtttctcctgtgaagcttgatccagttgaggttattaatgcatga.

10、本发明还提供所述psclh基因编码的蛋白在如下(1)-(4)任一项中的应用：

11、(1)在调控牡丹绿色花形成方面的应用；

12、(2)在调控牡丹花瓣叶绿素合成方面的应用；

13、(3)在培育绿色花牡丹品种中的应用；

14、(4)在调控牡丹生长和结实中应用；

15、其中，所述蛋白的氨基酸序列如seq id no：2所示(或包含seq id no：2所示序列的氨基酸序列)：

16、matsvfetgplsvksiipverssstsslpkplliitptipgtypvllflhgtmlsndnytlllqhiashgfiivapqlyaiiprcgceevdaaaevtrwlseglqpllpddikanlakfalaghsrggkaafsvalgyapvrplkisaligvdpvagrgegdqvlpniltyvprsfdlnktpvmvlgtglghqrsflwgpasapvgvshdqffsecqppsyhivtkdyghmdmlndglgiivenmckmcksgsgdkdlmrrsvggilvaflraalesedgdlkvileepdvspvkldpvevina。

17、本发明还提供包括所述psclh基因的表达载体在如下(1)-(4)任一项中的应用：

18、(1)在调控牡丹绿色花形成方面的应用；

19、(2)在调控牡丹花瓣叶绿素合成方面的应用；

20、(3)在培育绿色花牡丹品种中的应用；

21、(4)在调控牡丹生长和结实中应用。

22、本发明还提供包括所述表达载体的宿主菌在如下(1)-(4)任一项中的应用：

23、(1)在调控牡丹绿色花形成方面的应用；

24、(2)在调控牡丹花瓣叶绿素合成方面的应用；

25、(3)在培育绿色花牡丹品种中的应用；

26、(4)在调控牡丹生长和结实中应用。

27、优选的是，沉默所述psclh基因，牡丹花瓣中叶绿素的总含量上升，促使绿色花牡丹形成。

28、本发明还提供一种调控牡丹花瓣叶绿素合成的方法，包括过表达或者沉默牡丹中的psclh基因，以调控牡丹花瓣中叶绿素合成，psclh基因的核苷酸序列如seq id no：1所示。

29、优选的是，沉默所述psclh基因，所述牡丹花瓣叶绿素的总含量上升；过表达所述psclh基因，所述牡丹花瓣叶绿素的总含量下降。

30、本发明公开了以下技术效果：

31、本发明以典型绿色牡丹品种‘绿幕隐玉’为研究材料，通过对牡丹绿色花样本的转录组测序，筛选出花色差异表达的基因，并通过结合荧光定量pcr的方法检测差异表达基因的表达模式，获得关键基因psclh，并进一步通过克隆全长、生物信息学分析、过表达烟草以及瞬时基因沉默(vigs)来验证候选基因的功能，探究了在花瓣叶绿素代谢途径中的作用。结果发现，烟草中过表达psclh植株出现植株矮小、生长势变弱、结实量减少、叶片颜色变浅等表型，且psclh沉默后的叶绿素总含量上升，说明psclh负调控牡丹叶绿素合成。进一步证明了psclh在牡丹‘绿幕隐玉’绿色花瓣形成过程中具有重要的调控作用。本发明为深入研究牡丹花色改变的分子机制提供了信息，并为利用基因工程来定向培育变色牡丹品种奠定了理论基础。