[发明专利]马铃薯StABL1基因在调控马铃薯熟性中的应用

说明书

本发明提供了马铃薯StABL1基因在调控马铃薯熟性中的应用，通过马铃薯基因组数据库中公布的序列，以栽培种鄂马铃薯3号叶片的cDNA为模板，克隆了StABL1基因，并构建超量表达载体，遗传转化鄂马铃薯3号和E109进行转基因功能验证，发现超量表达StABL1基因能够促进马铃薯早熟，主要表现在叶片提前衰老、提前开花、地下部提前结薯以及生命周期缩短等特征。

技术领域

本发明属于分子遗传育种领域，具体涉及的是马铃薯StABL1基因在调控马铃薯熟性中的应用。

背景技术

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是仅次于水稻、小麦和玉米的世界第四大粮食作物，对粮食安全起着至关重要的作用。它的主要食用部位为地下储藏器官或称为块茎，这些块茎积累了大量的淀粉和维生素C。马铃薯生产实践中，熟性和块茎淀粉含量是育种时重要的两个农艺性状。淀粉的含量影响马铃薯鲜食口感和加工品质，占块茎干物质的80％左右。而熟性不同的品种可以根据不同地区和气候的变化，满足市场的需求。马铃薯块茎被用作研究特殊营养器官形成的模型，其特征是在不同的光周期或不利条件下采用有性繁殖和营养繁殖来生存的双重繁殖系统(Khosa et al.,2021；Zierer et al.,2021)。贮藏器官形成和开花诱导受到分子级联途径调节，其中磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)基因家族的成员FLOWERING LOCUS T(FT)是主要参与者(Navarro et al.,2011；Navarro et al.,2015)。马铃薯的长日照(LD)开花和短日照(SD)结薯由两种不同的FT同源基因调控，分别称为开花素StSP3D和结薯素StSP6A(Navarro et al.,2011)。

马铃薯熟性受到主效数量性状位点(QTL)的调控。在马铃薯中，StSP6A的诱导表达与植株衰老进程同步(Lehretz et al.,2019)。块茎形成起始、开花、叶片衰老和生命周期长度被认为是植物成熟的几个重要熟性性状，并作为马铃薯成熟的评估标准(Visker etal.,2003)。然而，这些几乎同时发生的发育变化之间生物学关系仍然未知。前人研究发现超量表达参与马铃薯光周期诱导的基因StCDF1.2，植株表现出加速衰老的迹象，并比对照提前5周结束生命周期(Kloosterman et al.,2013)，但其他相关报道几乎没有。

尽管FT基因及其蛋白复合体在马铃薯开花和块茎形成中的功能被发掘的越来越多，但FT基因在同步马铃薯成熟亚性(包括块茎形成、开花、叶片衰老和植物生命周期的长短)中的分子作用模式目前还不得而知。因此，马铃薯StSP6A在整个植物生命周期中发挥重要作用，研究StSP6A相关调节机制有重要的理论和现实意义。

根据拟南芥相关报道以及马铃薯生物信息分析，筛出了可能与马铃薯早熟相关的StABL1基因。目前，关于StABL1基因在马铃薯块茎发育过程中的功能并无相关文献报道。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了马铃薯StABL1基因在调控马铃薯熟性中的应用，通过马铃薯基因组数据库中公布的序列，以栽培种鄂马铃薯3号叶片的cDNA为模板，克隆了StABL1基因，并构建超量表达载体，遗传转化鄂马铃薯3号和E109进行转基因功能验证，发现超量表达StABL1基因能够促进马铃薯早熟，主要表现在叶片提前衰老、提前开花、地下部提前结薯以及生命周期缩短等特征。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

1.StABL1基因，鄂马铃薯3号StABL1基因CDS序列如序列表SEQ ID NO：1所示。马铃薯基因组数据库(http://spuddb.uga.edu/)公布的序列ID为Soltu.DM.10G025990.1。上述两者序列完全一致。

2.StABL1基因克隆和功能验证方法，包括如下步骤：(1)引物设计；(2)RNA提取；(3)cDNA制备；(4)PCR反应和表达载体构建。

3.马铃薯StABL1基因在促进地上部分提前开花过程中的应用。