[发明专利]一种真核重组质粒及其在提高番茄果实色素积累中的应用

说明书

本发明属于基因工程技术领域，公开了一种调控番茄果实色素积累的基因及应用。一种真核重组质粒，由序列表中SEQ ID NO：3替换真核表达载体pBI121中的35S，得到改造后的真核表达载体pBITFM7；由序列表中SEQ ID NO：1所示核苷酸序列中的基因片段和真核表达载体构成，所述基因片段是位于起始密码子下游115bp至524bp的核苷酸序列，所述基因片段正向和反向插入真核表达载体，正向与反向插入的基因片段间存在有150bp的内含子。本发明发现SlCMTL下调表达后番茄绿色果实中叶绿素含量、叶绿体体积及数目均增加，且红果中类胡萝卜素含量增加；实验表明，所述真核重组质粒可在提高番茄果实色素积累中应用。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，特别涉及一种真核重组质粒及其在调控番茄果实色素积累中的应用。

背景技术

番茄红素是植物中所含的一种天然色素，具有清除活性氧自由基、促进细胞间隙连接通讯、防癌抗癌等多种生理功能。番茄是番茄红素的主要来源，同时也是人类食物中类胡萝卜素的重要贡献者。番茄红素是成熟番茄中最丰富的类胡萝卜素，占其色素组成的80％－90％。McCallum(1995)研究发现番茄红素和其他类胡萝卜素主要存在于番茄的外果皮中(McCollum JP.Distribution of carotenoids in the tomato.Food Res.,1995,20:55-59)。在细胞水平上，研究发现番茄红素定位于番茄果实的叶绿体以及光合色素蛋白复合体的类囊体膜中(Bouvier F,Bachaus RA,Camara B.Induction and control ofchromoplast-specific carotenoid genes by oxidative stress.J Biol Chem,1998,273:30651-9；Akhtar MS,Goldschmidt EE,John I,Rodoni S,Matile P,and GriesonD.Altered patterns of senescence and ripening in gf,a stay-green mutant oftomato(lycopersicon esculentum Mill.).J Exp Bot,1999,50:1115-22)。在番茄果实成熟的早期，叶绿体中的主要色素是叶绿素；当叶绿素降解后，果实颜色由绿变白；叶绿体中的叶绿素减少后，番茄红素开始形成并伴随着果实超微结果的改变，导致果实颜色由白变红(MatiencoBT,Yedalty EM.Ultrastructure of carotenoidoplasts.Academic Press,New York,1973)。番茄中番茄红素和其他类胡萝卜素的生物合成过程已经研究的非常详细。为了改良番茄品质、增加其番茄红素以及其他类胡萝卜素的含量，研究者们对番茄红素合成途径中结构基因的遗传操作进行了广泛的尝试，Kato等将PSY基因反义导人番茄，导致转基因株系中类胡萝卜素含量大大下降，表明PSY基因在番茄类胡萝卜素生物合成中起限速作用(Kato M,Ikoma Y,Matsumoto H,et al.Accumulation of carotenoids andexpression of carotenoid biosynthetic genes during maturation in citrus fruit[J].Plant physiol,2004,134(2):824-837)。Fraser等将crtB基因与特异性启动子PG结合转入番茄中，发现转基因番茄中的番茄红素的含量与对照相比提高了2.4倍(Fraser PD,Schuch W,BramLey PM.Regulation of carotenoid biosynthesis and accumulation inplants[J].Planta,2002(11):361-369)。Ganga等利用RNAi技术使番茄红素β-环化酶(lycopeneβ-cyclase)基因(β-Lcy)沉默，很大程度上提高了转基因番茄中番茄红素的含量(Ganga RD,Ageeth VT,Paul DF,et al.Fruit-specific RNAi-mediated suppression ofDET1 enhances carotenoid and flavonoid content in tomatoes[J].Naturebiotechnology,2005,23(7):890-895)。Enfissi等将大肠杆菌的DXS基因导入番茄中，结果发现转基因植株的八氢番茄红素和β-胡萝卜素含量均有显著提高(Enfissi EMA,FraserPD,Lois LM,et al.Metabolic engineering of the mevalonate and non-mevalonateisopentenyl diphosphate-forming pathways for the production ofhealth-promoting isoprenoids in tomato[J].Plant biotech J,2005(3):17-27)。