[发明专利]玫瑰RrNUDX1基因在改变植物花期中的应用

说明书

本发明属于植物生物技术领域，公开了玫瑰基因RrNUDX1在改变植物花期中的应用。本发明构建RrNUDX1基因的过表达载体，采用农杆菌介导法将pCAMBIA1304‑RrNUDX过表达载体导入矮牵牛，待植株开花后，我们发现，移栽35天后，部分转RrNUDX1基因植株开始开花，而野生型植株则在移栽60天后才陆续开花。同时，转基因植株的叶片明显变宽，整体叶形由长椭圆形向类心形转变，说明过表达RrNUDX1基因具有增强矮牵牛长势，促进其提早开花的功能。

技术领域

本发明公开了玫瑰基因RrNUDX1在改变植物花期中的应用，属于植物生物技术领域。

背景技术

玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)是世界上重要的天然香料植物，也是我国传统的药食同源花卉，单萜类化合物中的香茅醇、香叶醇、橙花醇及其乙酸酯类衍生物是形成玫瑰特征香气的主要成分。

单萜作为萜类化合物主要种类，大多分布在植物的腺体油室等分泌组织中，通常具有较强的香气和生物活性，单萜对于植物生存和人类生活具有重要作用，除了它们在植物防御中的功能外，单萜还用作香料和药物，同时许多名贵植物精油的主要成分均由单萜类化合物组成，如薄荷精油主要由柠檬醛和香芹酮组成。近年来，研究人员通过分离单萜生物合成途径中的关键酶基因，借助基因工程手段，选择性地调控单萜代谢途径，从而提高萜类合成前体和下游单萜类化合物的产量，达到改良植物香气以及精油品质的目的。

NUDX1属于Nudix水解酶基因家族，在细菌、病毒、真核生物中均有发现，研究表明，NUDX1基因是NUDX家族中唯一一个马特型酶，其蛋白以8-oxo-(d)GTP(8-氧化脱氧鸟苷三磷酸酶)、dNTP、NADH、Dihydroneopterin(二氢新蝶呤)为底物，能够有效清除细胞中因ROS氧化所受损的核苷酸，减少细胞内氧化损伤的累积，降低细胞突变和程序性死亡，增强对不良环境的适应力。

玫瑰RrNUDX1基因的cDNA全长序列全长777bp，具有起始密码子、完整的开放阅读框453bp，终止密码子、5'非编码区68bp，3′非编码区244bp与poly(A)尾巴12bp，共编码151个氨基酸。基因登陆号为KX096710.1。但是，RrNUDX1基因的应用尚未有报道。

成花是高等植物阶段转变的关键步骤，是植物完成其生命史的质的飞跃过程，它受到植物自身内在因素和外界环境因素的共同调控。对植物开花机制的探索一直是国内外广泛聚焦的重点，也是当前植物发育生物学领域研究的热点。成花诱导是植物从营养生长到生殖生长的转变，也是植物生殖启动的首个阶段，它直接决定着其成花的时间。近些年来，人们在对模式植物拟南芥、水稻、金鱼草等的研究中，发现植物的成花诱导过程由一个极其繁琐的网状途径控制。目前己证实至少存在四条主要信号途径参与植物成花转变的调控过程，即:春化途径(Vernalization pathway)、光周期途径(Photoperiod pathway)、自主途径(Autonomous pathway)和赤霉素途径(Gibberellin pathway)。其中春化途径和光周期途径是植物对外界环境中的温度和光照状况的响应，而自主途径和赤霉素途径则受到植物本身发育情况和内源激素水平的调控。尽管调控植物成花的四条途径均可能独立地响应各种环境信号的刺激，但这些途径之间又彼此相互关联互相作用，构成一个纷繁复杂的有机网络系统，来实现对植物开花的精密调控。来自各条途径的信号最终汇集于几个重要的开花调控整合因子，如SOC1(SUPPRESSOR OF OVEREXPRSSION OF CO1)，FT(FLOWERINGLOCUS T)，LFY(LEAFY)，FLC(FLOWERING LOCUS C)等，通过它们对这些信号进行整合，进而启动下游花分生组织特征基因的表达，确保植物适时开花。