[发明专利]一种柳枝稷SBP-box类转录因子在增加植物生物量和可发酵糖产量方面的应用

说明书

本发明公开了一类柳枝稷SBP‑box类转录因子在增加植物生物量和可发酵糖产量方面的应用，属于植物基因工程技术领域。其主要内容包括柳枝稷SBP‑box类转录因子PvSPL1和2的基因克隆和序列测定，然后在此基础上利用嵌合抑制子沉默技术（CRES‑T），抑制整个PvSPL1和2转录因子亚家族的转录活性，从而产生分蘖数目增加的转基因柳枝稷植物。所获得的转基因植物的干物质生物量增加到2.0‑2.3倍，总的可发酵糖产量增加到2.0‑2.2倍。本发明所产生的转基因能源植物能够整合到常规育种项目中，为创制高产且可高效降解的能源植物新品种提供宝贵的种质资源。同时，所鉴定的柳枝稷SBP‑box类转录因子PvSPL1和2能够为今后分子育种提供新的靶标，用于商业化能源植物产品的定向分子设计。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及柳枝稷SBP-box类转录调控因子PvSPL1和2及其编码基因的改造，提高柳枝稷生物量及其可发酵糖产量。

背景技术

化石能源的过度消耗使得新能源开发成为必要。其中，生物质能具有资源丰富、环保清洁且可再生等特点。目前的研究多集中于生物柴油和生物乙醇两大类，其中，生物乙醇的开发利用已逐步实现商业化。柳枝稷（Panicum virgatum L.）属多年生C4高大草本植物，主要用作能源草和牧草，是重要的纤维生物质资源。增加柳枝稷生物量和可发酵糖产量是提高其生物质能开发利用的重要手段。柳枝稷全基因组测序的完成和表达芯片数据库的公布，为功能基因的挖掘和验证提供了资源保证。

SQUMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-like（SPL）转录因子含有一个保守的SBP-box核心结构域，是一类植物特异的转录调控因子家族。另外，超过1/2的SBP-box家族基因含有miR156的靶位点，在转录后水平上受到miR156的严格调控。因此超表达miR156之后，含miR156靶位点的SPL基因表达量会显著降低。目前的研究表明，SPL基因功能广泛，参与植物生长发育的各个阶段以及生理生化反应的多个途径，主要涉及植物花期调控、分蘖发生、株型建成和生物/非生物胁迫响应等过程。植物中最早鉴定出的SPL基因是从金鱼草中分离出的SBP1和SBP2基因（Klein et al, A new family of DNA-binding proteins includesputative transcriptional regulators of the Antirrhinum majus floral meristemidentity gene SQUAMOSA. 1996, Molecular and General Genetics, 259: 7-16）。拟南芥和水稻中分别含有17和19个SPL基因，其中含miR156靶位点的均有11个基因。目前研究较为深入的是SPL基因调控开花时间，影响植物由营养生长时期向生殖生长时期的过渡。而对于株型建成和分蘖发生方面的研究还尚未有系统研究，AtSPL9和AtSPL15被报道与拟南芥的莲座叶增多相关（Schwarz et al, The microRNA regulated SBP-box genes SPL9 andSPL15 control shoot maturation in Arabidopsis. 2008, Plant Molecular Biology,67: 183-195），OsSPL14参与水稻分蘖发生（Luo et al, Control of tiller growth ofrice by OsSPL14 and strigolactones, which work in two independent pathways.Plant and Cell Physiology, 2012, 53: 1793-1801）。而柳枝稷中过量表达miR156之后，分蘖数目增多、生物量和可发酵糖产量增加（Fu et al, Overexpression of miR156 inswitchgrass (Panicum virgatum L.) results in various morphologicalalterations and leads to improved biomass production. 2012, PlantBiotechnology Journal, 10: 443-452）。