[发明专利]马铃薯TF72354基因及其在花青素合成调控中的应用

说明书

本发明涉及马铃薯TF72354基因及其在花青素合成调控中的应用，属于基因工程技术领域，本发明的TF72354基因是从马铃薯基因型FT033‑5块茎cDNA中克隆得到，构建表达载体，分别在烟草和马铃薯中研究基因功能，发现该基因可以调控花青素的合成，对于培育高花青素含量马铃薯新品种具有重要意义。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一个马铃薯花青素合成相关基因TF72354的克隆及应用。

背景技术

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物，粮、菜、饲和工业原料兼用，营养丰富，适种区域广，增产潜力大，经济效益高。彩色马铃薯除了含有一般马铃薯所含有的淀粉、蛋白质、多种微量元素和氨基酸外，其抗氧化活性是白肉或黄肉马铃薯的3-5倍（Brown et al., 2003），其中抗氧化活性物质主要是花青素。花青素是植物次生代谢过程中产生的类黄酮物质，广泛存在于植物的花、果实、种子、茎、叶和根的细胞液中，使其呈现从红、紫到蓝等不同的颜色（Brenda, 2002）。花青素作为一种具有天然生物活性的植物色素，不仅具有强抗氧化性，其在营养器官中的合成和积累对植物适应和抵抗恶劣环境条件至关重要，可以增强植物对不同生物胁迫和非生物胁迫的抵抗能力（王鸿雪等，2020；Zhang et al., 2018；Chen et al., 2016）。花青素的合成途径比较明确，需要一系列酶的参与（Holton and Cornish, 1995; Liu et al., 2018），如CHS（查尔酮合酶基因）、CHI（查尔酮异构酶基因）、F3H（黄烷酮-3-羟基化酶基因）、F3’H（类黄酮3’-羟化酶）、F3’5’H（类黄铜3’-羟化酶）、FLS（黄酮醇合成酶）、DFR（二氢黄酮醇还原酶基因）、ANS（花青素合成酶）、3GT（类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶）、GST（谷胱甘肽S-转移酶）等。

关键酶基因的表达主要受转录因子的调控，目前研究比较多的是由R2R3-MYB,basic helix-loop-helix (bHLH) 和 WD40-repeat (WDR) 蛋白组成的MBW蛋白复合体对花青素合成的调控（Grotewold, 2006）。马铃薯中MBW成员StAN2，StMYBA1，StAN11等基因促进花青素的合成(Liu et al., 2017；Li et al., 2014；Jung et al., 2009)，而StMYB44基因抑制花青素的合成（Liu et al., 2019）。除MBW成员外，WRKY和NAC等转录因子也参与花青素的合成。如PyWRKY26可以与PybHLH3共同作用于PyMYB114的启动子，增强花青素合成相关结构基因的表达，从而调节红皮梨中花青素的合成与运输（Li et al., 2020）。

B3基因家族是植物中广泛存在的转录因子家族，这类转录因子在调控植物的生长发育、器官形态建成、花芽分化以及应答多种逆境胁迫中发挥重要的作用（Swaminathan etal., 2008）。但是，B3类转录因子在花青素合成中的作用还未见报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一个可以调控马铃薯花青素合成的B3类转录因子基因TF72354，及其重组表达载体和基因的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

本发明的TF72354基因是从马铃薯基因型FT033-5块茎cDNA中克隆得到。构建表达载体，分别在烟草和马铃薯中研究基因功能，发现该基因可以调控花青素的合成。具体在于：