[发明专利]可调控植物早花的早实枳PtAGL24基因的分离及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及可调控植物早花的早实枳PtAGL24基因的分离及应用。

背景技术

开花结实是开花植物生命周期中重要的生物学过程，是植物自身发育过程的中心环节，亦是果树生产及果业产品加工的基础。柑橘是一种在热带、亚热带地区广泛栽培的常绿果树，也是居于世界第一位的水果，其产量和经济效益决定了它在整个果树生产中的地位。由于柑橘有着相对较长的童期，再加上传统的柑橘育种中存在着珠心胚干预、部分生殖器官败育、在遗传方面极度杂合等问题，使得柑橘的杂交育种比较困难，育种周期延长，柑橘新品种的选育工作进展缓慢，短时期内难以满足市场对优质柑橘的需求。因此探索柑橘成花转变的内在机理，缩短童期，进而实现对柑橘花期的调控，改变果实的成熟期，对于加速柑橘遗传改良、提高柑橘经济效益有着潜在的重大意义。

植物成花发育过程受众多转录因子的调控，MADS‐box家族是其中一个重要的转录因子家族，它的成员几乎遍及所有真核生物(Shore et al.1995)。在拟南芥中，绝大多数控制成花转变和花器官发育的基因都属于MADS‐box家族，如两个关系密切的成员AGL24和SVP，它们在植物发育的各阶段都起着重要作用(Gregis et al.2008)。尽管AGL24和SVP同属MADS‐box基因家族，有着很高的序列相似性，且都在成花转变前的营养组织中有表达，但它们在调控成花方面却起着相反的作用(Hartmann et al.2000；Yu et al.2002)。AGL24是一个成花促进因子，它的表达受到光周期、春化作用的诱导，在成花转变期的花序顶端被逐步上调；SVP则在营养发育时期的茎端分生组织中表达，以维持茎端营养生长特性，SVP能够感受环境温度的变化并影响microRNA172的表达(Lee et al.2010；Michaels et al.2003)。SVP通过与FLC形成复合体直接作用于成花整合因子SOC1、FT的DNA序列并下调它们的表达，进而起到抑制成花的作用。相反，AGL24与SOC1形成一个相互调控的反馈环，通过直接互作形成复合体直接激活下游LFY的表达。同时，它还参与植物开花的表观调控过程，AGL24、SOC1通过与组蛋白去乙酰化酶SAP1的互作，抑制SEP3组蛋白H3的乙酰化，促进成花转变(Liu et al.2009)。

目前，AGL24/SVP的同源基因在各物种中相继被分离，在功能上存在着一定差别。例如，金鱼草的INCOMPOSITA(INCO)基因控制先出叶的发育及花分生组织的特征(Masiero et al.2004)；洋酸浆的MPF1影响植株结构及种子的发育(He et al.2010)；大麦的BM1在节间和节点部位具有高水平的转录(Schmitz et al.2000)；水稻中OsMADS55和OsMADS22协同参与油菜素内酯的响应调控(Lee et al.2008)。然而，这些基因的过表达均表现出类似35S::AGL24或35S::SVP的表型(Liu et al.2007)，说明STMADS亚家族成员在控制成花方面可能存在共有的机制。因此，研究与拟南芥关系较远的物种，尤其是多年生木本植物中成花相关基因的功能，对于了解其成花机制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是从早实枳(梁遂权等，1999；Zhang et al.2011)中分离出拟南芥AGL24的同源基因及调控其表达的启动子，并对其同源序列进行比对、时空表达模式、亚细胞定位、异位表达等进行了分析。并通过对其启动子的空间表达分析，证实了该基因在早实枳成花发育过程中充当重要角色，为进一步揭示柑橘及多年生植物的早花机制奠定了一定基础。

申请人将分离克隆的基因命名为PtAGL24基因(orange1.1g027190m)；把分离出来的PtAGL24基因的启动子命名为PtAGL24P。早实枳中PtAGL24基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，序列长度为825bp。遗传转化拟南芥后，可以明显提早植物的成花时间，对于缩短多年生果树的童期及作物的遗传改良有重要意义。同时分离并克隆了该基因的启动子序列，其核苷酸序列如SEQ ID NO：3所示，序列长度为1996bp。启动子的空间表达进一步表明PtAGL24基因可调控植物的整个发育过程，也参与到植物响应低温胁迫的途径中。

具体地，本发明通过以下技术方案实现：