[发明专利]调控木质素提高块根作物产量的应用技术

说明书

本发明涉及调控木质素提高块根作物产量的应用技术。本发明揭示了一种与块根或块茎类植物的产量性状密切相关的基因――4CL1，及其编码蛋白。本发明公开了这种4CL1基因的用途，尤其是用于增加块根或块茎植物的产量。

技术领域

本发明属于植物学领域，更具体地，本发明涉及调控木质素提高块根作物产量的应用技术。

背景技术

薯类植物主要指具有可供食用块根或地下茎的一类陆生作物。有块根、块茎类，如番薯(红薯、甘薯)、木薯、马铃薯、薯蓣(山药)、脚板薯等，多行无性繁殖，只留薯块作种，并可以用藤本进行繁殖。这类植物一般耐寒力较弱，多在无霜季节栽培，低温会抑制薯类作物的生长，造成块根或块茎的减产，因此种植薯类作物应尽量避免长时间的低温期；此外，疏松、肥沃、深厚的土壤和多量钾肥有利于提高薯类作物产量及品质。

以甘薯为代表的薯类作物，是世界上重要的粮食、饲料和工业原料作物，在保证中国生物质能和粮食安全等方面具有重要作用。甘薯属旋花科，甘薯属，甘薯种，为蔓生性草本植物。甘薯植株可分为根、茎、叶、花、果实、种子等部分。甘薯是一种重要的粮食作物，也是食品加工业的重要原料，营养价值丰富。因此，甘薯品种优化以及培植、再生技术的研究具有重要的意义。常见的与甘薯一样具有块根结构的植物还有：木薯，紫薯，何首乌呢等，而马铃薯为块茎植物。

薯类植物的储藏根是重要的储能器官，储藏根的发育是一个复杂的生物学过程，包括膨大启始和后续加厚等。这些过程不仅受内源激素和基因的调控，还受外界环境的影响。然而，目前对于调控储藏根膨大发育的分子机制还知之甚少。

因此，本领域有必要研究薯类植物中能够调控薯类植物的储藏根的优良基因，从而为植物的改良提供新的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供木质素合成通路基因4CL1显著提高块根产量的应用。

在本发明的第一方面，提供一种提高块根植物(作物)或块茎植物(作物)的产量的方法，所述方法包括：在块根或块茎植物中增加4-香豆酸-辅酶A-连接酶(4CL1多肽)的表达或活性。

在一个优选例中，所述的块根植物或块茎植物是薯类植物。

在另一优选例中，所述的块根植物或块茎植物包括(但不限于)：甘薯、紫薯、木薯、甘薯、马铃薯、山药、芋头、葛根、魔芋、洋姜、雪莲果。

在另一优选例中，所述的4-香豆酸-辅酶A-连接酶选自下组：

(a)如SEQ ID NO:2氨基酸序列的多肽；

(b)将SEQ ID NO:2氨基酸序列经过一个或多个(如1-20个；较佳地1-10；更佳地1-5个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；

(c)与(a)限定的多肽序列有85％以上(较佳地90％以上，更佳地95％以上，如98％以上，99％以上)同源性且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或

(d)具有(a)蛋白功能的SEQ ID NO:2的蛋白片段。

在另一优选例中，所述的4-香豆酸-辅酶A-连接酶是外源的4-香豆酸-辅酶A-连接酶，通过重组方式将编码4-香豆酸-辅酶A-连接酶的多核苷酸引入到块根植物或块茎植物中。

在另一优选例中，所述的方法包括步骤：

(i)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含编码4-香豆酸-辅酶A-连接酶的多核苷酸；

(ii)利用农杆菌使所述编码4-香豆酸-辅酶A-连接酶的多核苷酸转入块根植物或块茎植物。

在另一优选例中，所述的块根植物或块茎植物是甘薯。

在另一优选例中，所述的提高块根植物或块茎植物的产量包括：