[发明专利]一种甘蔗花青素调节基因ScRS及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种甘蔗花青素调节基因ScRS及其应用。

背景技术

花青素，也被称为花色素、花色苷，是一类自然界普遍存在的植物源水溶性色素。花青素也是植物呈色的主要因素，植物液泡中的不同PH值是影响植物花色呈现出不同的颜色关键。自然界的花青素不仅能使植物呈现丰富多彩的颜色，利于植物授粉，而且还可以保护植物果实免受紫外线的伤害。前人的研究表明，花青素具备很强的抗氧化能力，其抗氧化能力比维生素C高出20倍，比维生素E高出50倍。它是自由基的有效清除剂，在心血管疾病的预防、免疫活性的调节等方面，具有很高的营养和保健功能。

目前，已从矮牵牛、金鱼草、紫苏、龙胆等诸多观赏植物中克隆了为数不少的花青素相关基因。这为更好地开发和利用花青素创造了条件，可以使其更直接、更准确、更有效地应用到人类生命健康、医学保健和有关研究上。

已经有大量研究证明外源花青素调节基因对花青素合成的调控是有效的。同时也有研究表明，合理适当地运用花青素调控基因，可以建立一套新型的植物转基因研究可视化示踪系统。当前应用比较广泛的标记基因如GUS和GFP等都存在着一定程度的不足和缺陷，如除了有报告功能外，没有其它实际应用价值；表达的蛋白需要消耗植物同化物，但对植物生长无益等，而花青素转录因子基因除了可以发挥标记基因的功能外，对植物的生长也具有重要作用，因此，对花青素表达有关基因的研究显得尤为重要。

而在甘蔗方面，早在1975年，Harborne J.B就指出甘蔗茎色主要受到叶绿素和花青素含量的共同控制。1988年，广西农学院的李杨瑞等对不同基因型的甘蔗叶片的花青素含量进行了探究；2009年四川大学的涂斌等利用不同的分离方法，在甘蔗叶片上分离得到原花青素；2011年福建农林大阙友雄等利用电子克隆获得一个新的甘蔗MYB基因，初步确认为转录因子基因。植物花青素合成调节基因是一个家族，研究表明对花青素代谢起调控作用的转录因子主要有三类：bHLH、MYB类以及WD40蛋白，其中MYB类是最主要转录因子。在花青素表达代谢调控过程中，通常是转录因子联合共同调控，但也有部分转录因子可以单独调控花青素的合成。近年来在甘蔗花青素基因方面的研究才刚刚起步，发现的基因还只是冰山一角。因此，在甘蔗中克隆出与花青素合成有关的转录因子基因，添加组成型启动子，形成转录因子基因持续表达的基因表达框，然后转化甘蔗愈伤组织，研究其显色效果，有望培育富含花青素的甘蔗新品种，并建立一套新型甘蔗转基因可视化报告体系，为进一步开发利用提供核心技术。

发明内容

本发明的目的是克隆甘蔗花青素转录因子基因并验证其功能。根据玉米花青素转录因子RS基因序列设计引物，利用同源克隆技术，从甘蔗上得到花青素转录因子基因ScRS的全长序列。克隆的甘蔗ScRS基因开放读码框长度为1722 bp，编码573个氨基酸。将甘蔗ScRS基因的编码区序列在NCBI中进行BLAST分析，证明所克隆的基因为花青素转录调控有关基因，通过查新证明ScRS是新基因，再通过转化甘蔗愈伤组织，转化的愈伤组织颜色转变为亮紫红色，进一步证实了所克隆的基因具有使甘蔗愈伤组织显色的功能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种甘蔗花青素调节基因ScRS，所述调节基因ScRS序列如SEQ ID NO.1所示。

所述甘蔗基因ScRS开放读码框长度为1722 bp，编码573个氨基酸，转化甘蔗愈伤组织后可使转化组织呈现亮紫红色。

一种甘蔗花青素调节基因ScRS在调控甘蔗花青素合成上的应用。

将甘蔗ScRS基因的编码区序列在NCBI中进行BLAST分析，结果发现，其与玉米的RS（登录号：NM_001112603.1）基因相似度达90%，与玉米Lc（登录号：NM_001111869.1）基因相似度达82%，与高粱b1-1（登录号：AY542311.1）基因序列相似度达89%，与玉米b1（登录号：NM_001112236.1）基因相似度达84%，与狗尾草R-S类似蛋白基因（登录号：NM_004970820.1）相似度达83%。