[发明专利]百合花青素苷转运LhGST基因的克隆及其应用

说明书

本发明涉及一种百合花青素苷转运LhGST基因的克隆及其应用，属于分子生物学技术领域。本发明首先获得百合基因LhGST的克隆，利用同源重组的方法将克隆得到的LhGST基因的CDS区和pCAMBIA3301载体进行重组，再通过农杆菌介导蘸花法侵染拟南芥tt19突变体，并筛选纯合的转基因植株，获得LhGST转化拟南芥的异源互补植株，恢复拟南芥突变体胚轴积累花青素苷的表型；并通过VIGS技术诱导亚洲百合‘Tiny Padhye’花被片内源LhGST基因沉默，证明百合LhGST基因参与花被片中花青素苷转运的功能。利用本发明所述的LhGST基因来培育百合丰富的花色品种，在百合花色分子育种中将会有广阔前景。

技术领域

本发明涉及植物工程技术领域，具体涉及百合花青素苷转运基因LhGST的克隆及其应用。

背景技术

百合(Lilium)是重要的园艺观赏植物之一，其栽培品种多样，色彩丰富，其花色是一种重要的观赏性状。粉色、红色和紫色花被片的呈色物质主要为类黄酮类物质花青素苷(Anthocyanin)，花青素苷广泛存在于植物的花瓣及果实中，是亚洲百合花被片主要的呈色物质[曹雨薇，徐雷锋，杨盼盼，徐华，何国仁，唐玉超，任君芳，明军.百合花青素苷呈色类型中3种R2R3-MYBs基因的差异表达.园艺学报，2019，46(5)：955-963.；孔滢，窦晓莹，包放，郎利新，白锦荣.百合花色机理研究进展.园艺学报，2015，42(9)：1747-1759.；Xu L，Yang P，Feng Y，Xu H，Cao Y，Tang Y，Yuan S，Liu X，Ming J.Spatiotemporal transcriptomeanalysis provides insights into bicolor tepal development in Lilium‘TinyPadhye’.Frontiers in Plant Science，2017，8：398.]

百合花青素苷主要集中在合成途径中结构基因和调控基因的研究上[YamagishiM，Shimoyamada Y，Nakatsuka T，Masuda K.Two R2R3-MYB genes，homologs of PetuniaAN2，regulate anthocyanin biosyntheses in flower tepals，tepal spots and leavesof Asiatic hybrid lily.Plant and Cell Physiology，2010，51：463-474.]。花青素苷在结构基因催化的酶作用下，受三大转录因子R2R3-MYB、bHLH和WD40形成的复合体MBW调控，在细胞质中合成花青素苷，但细胞质中合成的花青素苷在转运体谷胱甘肽转移酶(Glutathione S-transferases，GST)作用下，转运到液泡中积累，才能呈现颜色[Lai Y S，Shimoyamada Y，Nakayama M，Yamagishi M.Pigment accumulation and transcriptionof LhMYB12 and anthocyanin biosynthesis genes during flower development inthe Asiatic hybrid lily(Lilium spp.).Plant Science，2012，193：136-147.；王璐，戴思兰，金雪花，黄河，洪艳.植物花青素苷转运机制的研究进展.生物工程学报，2014，30(6)：848–863；Yamagishi M，Yoshida Y，Nakayama M.2012.The transcription factorLhMYB12 determines anthocyanin pigmentation in the tepals of Asiatic hybridlilies(Lilium spp.)and regulates pigment quantity.Molecular Breeding，30：913-925.]。因此花青素苷转运对其花色积累和呈色具有重要作用[庄维兵，刘天宇，束晓春，渠慎春，翟恒华，王涛，张凤娇，王忠.植物生理学报.2018，54(11)：1630-1644.]。在百合中，由谷胱甘肽S-转移酶介导的花青素苷转运和积累呈色，推测LhGST参与百合花青素苷从细胞质转运到液泡的过程。从百合中分离花青素苷转运基因并阐明其功能，是研究百合花被片呈色机理的关键环节，必将为开展百合花色调控和花色分子育种奠定理论基础。