[发明专利]高温环境下提高植物叶绿素含量的转录因子及其调控植物花瓣中叶绿素合成的应用

说明书

本发明公开了一种高温环境下提高植物叶绿素含量的转录因子及其调控植物花瓣中叶绿素合成的应用，当两个转录因子在转基因植株中共表达时，使植株在高温环境下叶绿体含量相较于对照显著提高的应用，属于植物基因工程技术领域。所述转录因子包含Fbp21和Fbp21，其核苷酸序列如序列表SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：3所示，其对应的蛋白质的序列如SEQ ID NO：2和SEQ ID NO：4所示。这两个基因片段能够在高温环境下改变植物的花色，将这两个基因片段依次转化植物得到同时包含这两个基因的转基因植株，在高温环境下使转基因植物的花色发生改变，叶绿素含量增加，为今后植物耐热研究中提高植物中叶绿素的含量提供参考。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体地指一种高温环境下提高植物叶绿素含量的转录因子及其调控植物花瓣中叶绿素合成的应用。

背景技术

随着全球气候的变暖，温室效应日益显著，极端气候时有发生，植物生长中会遭受各种胁迫条件，例如高温、干旱、冻害、盐碱等，这些逆境条件严重影响植物生长发育过程。我国长江及其中下游流域等地区栽培的重要经济及观赏植物在夏季常常遭受异常高温的侵袭，且高温常伴随着干旱和各种病害的发生，从而使植物抗性下降，生长势减弱，从而导致产量降低，品质劣化。在高温条件下，植物细胞大量失水，使光合作用光合呼吸作用受到抑制，植物叶片发生卷曲，叶色变黄，水分利用率降低，电解质外渗，细胞膜透性增加，细胞微观组织结构受损等。高温胁迫导致的光合器官功能受阻或完全丧失，是最终导致作物产量下降的主要原因之一(耶兴元等，2004；Chaves et al.,2009；郝召君等，2017；李佳佳等，2017)。

大量研究表明，当植物遭受高温胁迫时，叶绿体、线粒体的结构受到直接的不可逆的损伤，光合色素降解，进而抑制光合作用。高温胁迫对叶绿体外膜和类囊体膜结构造成破坏，致使H⁺透性增加，造成ATP生成降低，叶绿素含量也随之降低(杨慧斌，2012；郝召君等，2017)。如何提高植物的耐热性，减缓高温对光合作用抑制，缓解高温胁迫伤害，是一直以来的研究热点。马绍鋆(2017)总结缓解蔬菜的高温胁迫伤害技术主要有物理途径、化学途径和生物学途径等 3个方面。物理途径主要通过降温设备使用，增加空气湿度，CO₂加富等；化学途径主要通过外源施加植物激素、糖类、亚精胺、褪黑素等物质；例如，熊作明等(2006)通过喷施多效唑提高多年生黑麦草的叶绿素，可溶性糖含量，增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性，以缓解高温胁迫，提高黑麦草的抗热性。慕宇等 (2017)在高温环境下通过对花后的小麦合理的施加不同配比的氮肥使叶绿素的下降幅度减小从而减轻高温胁迫对春小麦的伤害。生物学途径主要有胁迫响应相关的基因超量表达或者RNA干涉等。逆境响应基因DREB、NAC、HSFs、HsP、WRKY和MYB等基因多有报道在农作物及观赏植物，如玉米，番茄，黄瓜，地被菊花等中超量表达逆境响应基因提高植物耐热性等(Mishra等,2002；魏倩等，2011；毕焕改等，2016)。

因此通过转基因的方法提高叶绿素的含量，缓解高温对植物光合作用的伤害，提高植物的高温适应性是可行的。

发明内容

本发明的目的提供了一种高温环境下提高植物叶绿素含量的转录因子Fbp21和Fbp22及其调控植物花瓣中叶绿素合成的应用。首先将转录因子Fbp21的完整翻译区与花椰菜花叶病毒启动子结合后转入一般植物体内,然后将转录因子Fbp22的完整翻译区与花椰菜花叶病毒启动子结合后再转入已转化的Fbp21转基因植株之中，因此得到Fbp21和Fbp22共同转化的转基因植株Fbp21*22。转基因植物在高温环境(40℃,16h/28℃,8h)下花色，叶色发生变化，显著提高了植株组织内叶绿素的含量。

本发明提供的一种高温环境下提高植物叶绿素含量的转录因子，所述转录因子包括转录因子Fbp21和转录因子Fbp22，其核苷酸序列分别如SEQ ID No.1和SEQ ID No.3所示。