[发明专利]调控番茄果实可溶性固形物含量的基因的用途

说明书

本发明公开了一种调控番茄果实可溶性固形物含量的基因的用途，所述基因是核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示的Solyc01g095900，在番茄中敲除Solyc01g095900基因能提高可溶性固形物含量。即，所述基因Solyc01g095900的用途是：用于构建基因编辑番茄，所述基因编辑番茄不含外源基因片段，可溶性固形物含量比野生型更高。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其是涉及番茄SlREC1a基因调控番茄果实可溶性固形物含量的应用。

背景技术

番茄(Solanum lycopersicum)是世界上重要的蔬菜作物，具有丰富的营养价值。据联合国粮农组织统计，截至2019年，我国番茄种植面积约109万公顷，年产量达6287万吨，稳居世界首位(http://www.fao.org/home/en/)。长期以来，番茄育种更多地关注在产量、货架期和抗病性等方面，导致市场上栽培番茄风味品质下降(Klee and Tieman,2013；Tieman et al., 2017)。

糖类是果实干物质的重要组成成分，更是果实风味品质的重要决定因素之一。糖与酸的种类、含量及比例对果实的感官品质具有至关重要的作用，也是影响果实市场竞争力的重要因素。番茄果实中的糖主要来源于叶片和幼果光合作用产生的碳水化合物，而糖分的积累类型分为己糖积累型和蔗糖积累型，普通栽培番茄为己糖积累型，主要积累葡萄糖和果糖。可溶性固形物(Total Soluble Solid,TSS)含量是衡量果实品质的重要指标之一，主要包括可溶性糖、有机酸等物质。番茄果实中的可溶性固形物主要为可溶性糖(约占65％，主要为蔗糖和己糖)、有机酸(约占13％，主要为柠檬酸和苹果酸)和其他一些微量物质(如酚类、氨基酸、维生素C和矿物质等)(Balibrea et al.,2006；Kader,2008)。番茄驯化过程中，果实可溶性固形物含量程下降趋势，普通栽培番茄的可溶性固形物含量约为4％-6％，而野生种果实的含量为普通番茄的2-3倍(Beckles et al.,2011)。由于番茄果实中可溶性固形物与糖含量有较高的相关性，糖含量常以可溶性固形物含量的多少来指示(Malundo et al.,1995)。

番茄果实的可溶性固形物含量为数量性状，其遗传调控较为复杂，目前已有许多与可溶性固形物含量相关联的QTL位点被发现(Bernacchi et al.,1998；Eshed andZamir,1995)，其中个别位点关键基因的功能已被验证，例如质外体蔗糖转化酶Lin5基因(Baxter et al.,2005；Fridman and Zamir,2003)。研究还发现，番茄可溶性固形物含量相关QTL位点与番茄果实重量相关位点的遗传距离较近，且果实可溶性固形物含量与果实重量呈负相关(Tanksley,2004；Tieman et al.,2017)。因此，揭示番茄果实可溶性固形物积累的分子机制具有重要意义，这不仅关系着番茄风味品质的形成，也与番茄的产量密切相关。此外，番茄是研究肉质果实发育、成熟的模式植物，探究番茄糖分积累的调控机理，对于番茄以及其他果蔬的高品质育种均具有重要意义。

TPR(Tetratricopeptide repeat)基因是一类含有TPR保守基序的基因家族，该家族广泛存在于原核和真核生物基因组中。TPR基序通常可介导蛋白质之间的互作，可参与转录调控、蛋白转运、蛋白质折叠、蛋白复合物的组装以及RNA剪接等细胞生物学过程(Blatchand 1999；D'Andrea and Regan,2003)。番茄Solyc01g095900蛋白(本文中命名为SlREC1a)含有 3个TPR基序，其在拟南芥中的同源蛋白AtREC1(Reduced ChloroplastCoverage 1)被证明参与叶肉细胞中叶绿体区室大小的调控(Larkin et al.,2016)。此外，花卉植物猴面花(Mimulus) 的RCP2(Reduced Carotenoid Pigmentation 2)蛋白也是一个REC家族的TPR蛋白，可参与调控花器官中有色体的发育及类胡萝卜素的生物合成(Stanleyet al.,2020)。