[发明专利]牡丹PsMYB12转录因子及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了牡丹PsMYB12转录因子及其编码基因与应用。本发明所提供的牡丹PsMYB12转录因子，是如下a)或b)的蛋白质：a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与牡丹色斑形成和/或花青苷合成相关的由a)衍生的蛋白质。通过VIGS沉默和异源过量转化分析，结果表明其可以调控花青苷合成途径中的关键酶基因表达。推测其在牡丹花斑中花青苷的合成和积累及色斑的形成中具有重要作用。本发明是首次克隆斑中特异表达基因并验证其功能，为斑色形成的分子机制奠定了基础，为深入解析牡丹花类黄酮合成与调控提供了技术依据和思路。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及牡丹PsMYB12转录因子及其编码基因与应用。

背景技术

牡丹(Paeonia suffruticosa Andrews)为芍药科(Paeoniaceae)、芍药属(Paeonia)牡丹组(Sec.Moutan DC)落叶亚灌木，因其花雍容华贵的姿态和丰富的色彩而成为中国的传统名花，在中国乃至世界花卉发展史上占有非常重要的地位。按传统的色系来划分，牡丹花色大致可分为红、粉、紫、白、黄、黑、绿、蓝、复色9大色系。牡丹花瓣基部的色斑是其重要的特色之一，除了极具观赏价值外，色斑已成为牡丹品种群分类和进化研究的重要依据。值得一提的是其野生种中的紫斑牡丹(P.rockii)和部分滇牡丹(P.delayvaii)，以及相当一部分栽培品种(中原、日本和欧美品种群)的花瓣基部带有明显的色斑。西北牡丹品种斑色更加丰富，已见到黑、黑紫、棕红、紫红色等不同的色斑。

关于牡丹花斑呈色的化学基础研究的较深入。已有研究发现，西北牡丹多数品种花瓣的非斑部分花青素苷由Pn3G5G、Cy3G5G和Cy3G组成，Pn3G含量很低，几乎不含Pg型色素；Cy型色素在花瓣基部大量合成，推断Cy的糖苷化、甲基化、高含量及其在花瓣基部生成，是引起西北品种群具有紫斑这一特征的重要原因。Zhang et al.(2007)(Zhang JJ,WangLS,Shu QY,Liu ZA,Li CH,Zhang J,Wei XL,Tian DK(2007)Comparison of anthocyaninsin non-blotches and blotches of the petals of Xibei tree peony.Sci Hortic114,104-111.)利用高效液相色谱技术分析了35个西北牡丹品种非斑与斑部的花青苷组成，斑与非斑中的花青苷种类相同，均检测出6种花青苷，分别是Pn3G5G、Pn3G、Cy3G5G、Cy3G、Pg3G5G和Pg3G；但色素的含量有较大差别，斑中的色素含量明显高于非斑；斑中以Cy型糖苷为主要成分，以3G型色素为主；非斑中以Pn型糖苷为主要成分，以3G5G型色素为主。Cy型色素在牡丹花瓣基部大量合成，导致了斑色的形成。此外，赵娜和袁涛(2013)(赵娜，袁涛.西北牡丹品种瓣基色斑形态的初步研究(2013)中国农学通报29:192-197)对西北牡丹品种花瓣基部色斑形态进行了初步研究，包括色斑的颜色、位置、大小和形状等方面，为研究牡丹斑色形成的机制提供了形态学依据。

牡丹斑色形成的分子机制研究仅有少量报道，对牡丹带紫斑品种‘Jinrong’转录组序列分析，获得了1573个斑与非斑中差异表达的基因，紫色斑中有933个上调表达基因，640个下调表达的基因，对其中花青素合成途径中的酶基因的在斑与非斑中表达进行荧光定量分析，结果表明PsCHS、PsF3'H、PsDFR和PsANS在斑中的表达显著高于非斑，推测这四个基因共同高表达导致斑色的形成。此外，对紫斑牡丹和‘凤丹’及其杂交种F1代花瓣转录组分析，推测CHS、DFR、ANS和GST可能在紫斑牡丹斑色形成中具有重要作用，2个R2R3-MYB通过调控CHS、ANS和GST调控斑色的形成，但均缺乏试验证据。对斑色形成的基因尚未开展功能鉴定和研究，尤其是调控斑色形成的调控因子MYB家族基因未见报道。