[发明专利]促进葡萄花青苷合成的VlbZIP30基因及其应用

说明书

本发明公开了促进葡萄花青苷合成的VlbZIP30基因及其应用，该基因完整开放阅读框序列全长978bp，编码325个氨基酸。构建pCAMBIA2300‑35s‑3×Flag‑VlbZIP30过量表达载体，通过农杆菌介导的葡萄遗传转化法将其稳定转入汤姆森‘无核白’葡萄中。结果发现过表达的转基因植株叶片和茎中的花青苷含量显著提高，该基因主要通过调控花青苷生物合成关键基因的表达，来促进矢车菊素‑3‑O‑葡萄糖苷、飞燕草素‑3‑O‑葡萄糖苷、芍药花素‑3‑O‑葡萄糖苷、牵牛花素‑3‑O‑葡萄糖苷，锦葵色素‑3‑O‑葡萄糖苷等花青素的合成，进而提高植物中花青苷的积累，从而促使白葡萄品种叶片和茎由绿变红。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及促进葡萄花青苷合成的VlbZIP30基因及其应用。

背景技术

花青苷是一类水溶性黄酮类化合物，其几乎存在于所有的维管植物中，且已被证明具有许多重要的生物学功能。例如，它们会根据pH值的变化而呈现橙色、红色、紫色和蓝色，并广泛存在于植物的果实、种子、花瓣、根和叶中，因此在吸引传粉媒介(昆虫或兽类)以利于植物传播花粉和种子过程中起到很重要的作用；花青苷还可作为抵御紫外线的保护剂，并参与植物的应激反应。此外，花青苷还具有强大的抗氧化能力，为人类提供多种促进健康的能力，例如延缓衰老、治疗心血管疾病、抗炎、抗菌及抗癌等。

花青苷是类黄酮途径的终产物，其主要由位于内质网细胞质中的一系列酶合成，主要包括查尔酮合酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)、黄烷酮3-羟化酶(F3H)、黄酮类3’-羟化酶(F3’H)和类黄酮3’5’-羟化酶(F3’5’H)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)、无色花青素双加氧酶(LDOX)、花青苷合酶(ANS)、谷胱甘肽转移酶(GST)及UDP-葡萄糖黄酮类3-O-葡萄糖基转移酶(UFGT)等；这些参与花青苷生物合成的结构基因的表达往往受转录因子的调控，且在花青苷合成途径中，转录因子常常位于基因调控网络的上游位置，因此在该合成途径中转录因子发挥了重要的作用，迄今为止发现参与调控花青苷合成的转录因子家族基因有MYB、bHLH、NAC、WRKY、ERF、bZIP等。并且在很多植物中关于花青苷合成的研究也已相继被报道，例如拟南芥、苹果、葡萄、荔枝、草莓、梨、桃等。

葡萄是世界第二大经济果树，具有非常重要的食用价值和经济价值，其果实以鲜食、酿酒和制干为主，也可以加工成果醋或转化为有益于人体健康的保健品。因此葡萄在我国农业生产和区域经济发展中都占有十分重要的地位。黄酮类化合物在葡萄果皮和种子中积累，不仅决定了葡萄酒的颜色，而且在从成熟浆果中提取时，也会影响红葡萄酒和白葡萄酒的最终风味和涩味，这使得黄酮类化合物成为有效决定产品质量的因素。在葡萄浆果发育的早期阶段，果皮和种子中会以各种成分来合成原花色苷，之后，从转色期到成熟期，类黄酮途径开启、花青苷开始合成并积累，导致红葡萄皮中色素的产生，在这一过程中转录因子起到很重要的调控作用。目前已被证明可以调控花青苷生物合成的葡萄转录因子有VvMYBA1、VvMYBA7、VvMYB6.1、VvMYB7、VvMYB5a、VvMYB5b、VvMYBC2-L1、VvMYBC2-L3、VvWRKY26、VviHY5、VviHYH以及MaAN2。然而它们中的大部分都仅仅在模式植物(烟草或矮牵牛)中进行功能验证，只有极少的基因在同源系统葡萄中进行验证(VvMYBA1、VvMYBC2-L1、VvMYB6.1和VvMYB7)。