[发明专利]一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因及其应用，属于基因工程领域。

背景技术

类黄酮类化合物(Flavonoids)是广泛存在于植物界的一类非常重要的次级代谢产物。目前为止，已鉴定的类黄酮类化合物约有8000种。根据结构的不同可以进一步分为7个亚类，黄烷酮，异黄酮，花青素，黄烷醇，儿茶素，黄酮及原花青素。这些化合物在许多生物过程中起着重要的作用，对植物本身而言，具有抵御低温、干旱、真菌感染，防御紫外线伤害，虫害，吸引授粉者，利于种子传播等功能。还具有预防心血管疾病、神经元和衰老相关疾病、癌症、大脑中枢栓塞和缺血症状等，抑制肥胖和高血脂，改善血糖平衡，增强视力敏锐性等功能，已成为植物营养素或食品健康的重要标志之一。所以通过基因工程方法增强或减弱某些关键基因的表达，可促进类黄酮类物质的生物合成，提高其含量，这是提高植物营养成分，优化营养，改良品质的一条非常有效的途径。

苯丙氨酸代谢是植物中合成花青素、类黄酮等许多次生代谢物的生物合成途径，花青素的生物合成是类黄酮代谢途径中的一个分支，以苯丙氨酸为起始底物，经苯丙氨酸解氨酶(PAL)，肉桂酸羟化酶(C4H)，4香豆酰CoA连接酶(4CL)，查尔酮合成酶(CHS)，查尔酮异构酶(CHI)，黄烷酮-3-羟化酶(F3H)，类黄酮3’-羟化酶(F3’H)，二氢黄酮醇还原酶(DFR)，花青素合成酶(ANS)，类黄酮3-葡糖基转移酶(UGTs)等一系列结构基因及MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)、bHLH(basic Helix-Loop-Helix)WD40等类转录因子组成的MBW(MYB-bHLH-WD40)转录复合体的协同调控合成花青素。花青素还原酶将花青素转变成相应的顺式黄烷3-醇，如将矢车菊素(anthocyanidin)与翠雀素(anthodelphinidin)有NADPH存在下转换成表儿茶素(epicatechin，EC)和表没食子儿茶素(epigallocatechin，EGC)。因此，花青素还原酶参与调控植物组织中花青素的水平及原花青素的形成，在花青素积累过程中具有重要的调节作用。

甘薯不仅是重要的粮食作物，而且还是重要的经济作物和能源作物。甘薯广泛种植在世界上的100多个国家，我国是世界上的最大生产国，甘薯生产约占世界甘薯的80％。因品种不同，甘薯薯肉颜色有白色，乳白色，黄色，橙色，浅紫色和深紫色等等。一般而言，白色薯肉甘薯富含淀粉，黄色尤其是橙色薯肉甘薯富含类胡萝卜素及类黄酮化合物，而紫色薯肉色甘薯则富含花青素。甘薯黄酮类物质含量及花青素含量是品种选育的重要指标之一。通过定向选育，优化甘薯营养成分，提高甘薯的营养附加值，对确保我国的粮食安全具有重要的战略意义。因此在甘薯中克隆新合成和调控基因，研究其基本的生物学特性和功能，可为整个植物类黄酮类代谢物质生物合成调控网络提供理论基础，并为改良作物品质优化营养成分提供一定的技术支撑。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因及其应用，可有效为植物类黄酮类代谢物质生物合成调控网络提供理论基础，并为改良作物品质优化营养成分提供一定的技术支撑。

为了实现上述目的，本发明采用的一种编码甘薯花青素还原酶的IbANR基因，其具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，所述IbANR基因具有负责调控花青素合成的功能。

一种IbANR基因编码的蛋白质，具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列。

一种IbANR基因在甘薯栽培品种徐紫薯3号植株中的应用，具体包括以下步骤：

分别取徐紫薯3号的新鲜的叶片、茎、膨大根和成熟根，每3株为一组混样，液氮速冻后存于-80℃冰箱，提取RNA并反转成cDNA，采用荧光定量试剂盒，反应在定量PCR仪上进行；

其中，甘薯β-actin基因作为反应中的内参；

β-actin引物序列：F：TGTTGCTATTCAGGCTGTGC；

R：AAACGAAGAATGGCATGAGG；

IbANR定量PCR引物：F:GACCTGAGCGACAAGTGGTT；

R:TTTGGCTTGGGTGGTTAGAG。

一种IbANR基因在甘薯品种块根中的应用，具体包括以下步骤：

分别取成熟期的大小适中健康薯块，每3个一组，切成0.5×0.5cm的小丁混样，液氮速冻后存于-80℃冰箱，提取RNA并反转成cDNA，采用荧光定量试剂盒，反应在定量PCR仪上进行；