[发明专利]一种提高植物原花色素生物合成的方法及其应用

说明书

本发明提供一种提高植物原花色素生物合成的方法及其应用，涉及基因工程应用领域，其通过使植物体过量表达CsANR2基因、PAP1基因和CsF3’5’H基因，或过量表达CsANR2基因和PAP1基因，或过量表达CsANR2基因，使植物中的原花色素含量增加，解决了植物体中原花色素含量过低的问题，而且本发明为提高植物体中原花色素的含量提供了一种切实可行的途径，方法简单，对畜牧业具有重大意义。

技术领域

本发明涉及生物技术和基因工程应用领域，尤其涉及一种提高植物原花色素生物合成的方法其应用。

背景技术

原花色素(Proanthocyanidins)是植物中具有重要活性的类黄酮次生代谢产物，广泛存在于各个植物体内，并且与蛋白质之间存在强烈的相互作用。之前的研究结果表明，它们不仅在种子休眠、寿命和萌发的调控中起着重要作用，还参与调控植物的生物和非生物逆境胁迫(Debeaujon et al.,2003)。对于人类健康来说，它还具有抗氧化、抗炎和抗癌等功效(Dixon et al.,2005)。目前应用最广泛的棕色棉-天然彩色棉，其纤维中的棕色色素就是原花色素(Xiao et al.,2014；Yan et al., 2018)。在畜牧行业中，优质的富含蛋白的牧草虽然会为反刍动物提供丰富的蛋白质、矿物质和维生素等重要的营养成分，但是其富含的蛋白也会引起反刍动物牛羊发生臌胀病，但是有研究显示，紫花苜蓿中原花色素含量高于干重的2％时，可以有效地防止牛、羊等反刍动物臌胀病的发生(Verdier et al.,2012)，但是，紫花苜蓿中原花色素的含量还没达到干重的0.2％，可见，提高植物中的原花色素含量意义重大。

根据Gregory J.Tanner等公开的Proanthocyanidin Biosynthesis in Plants:Purification of Legume Leucoanthocyanidin Reductase And Molecular Cloning OfIts cDNA的研究可知，原花色素合成途径的步骤和成分较为复杂，影响因素也较多，因此提高植物中的原花色素含量还存在一定困难，即便是目前能够积累大量花青素的拟南芥突变体中，每克叶片的原花色素总含量仅为2.76mg/g，远远达不到实际生产的需要。

发明内容

为解决现有技术中存在问题，本发明提供一种提高植物原花色素生物合成的方法其在植物育种和反刍动物抗臌胀病中的应用，本发明通过改变植物类黄酮次生代谢的基因表达，使植物中的原花色素含量提高，尤其是能使植株中原花色素的含量达到野生型植株的4倍以上。

为实现本发明的技术目的，本发明提供了一种提高植物原花色素生物合成的方法，其通过使植物体同时过量表达CsANR2基因、PAP1基因和CsF3’5’H基因，使植物中的原花色素含量增加。

特别是，所述使植物体同时过量表达CsANR2基因、PAP1基因和CsF3’5’H 基因可以利用基因工程方法向能够过量表达PAP1基因的植株中插入CsANR2基因和CsF3’5’H基因实现。

其中，所述提高植物原花色素生物合成的方法，还可以通过使植物体过量表达CsANR2基因和PAP1基因，使植物中的原花色素含量增加。

其中，所述提高植物原花色素生物合成的方法，还可以通过使植物体过量表达CsANR2基因，使植物中的原花色素含量增加。

其中，所述植物为高蛋白牧草。

特别是，所述植物包括但不限于苜蓿属植物、拟南芥等。

为实现本发明的技术目的，本发明再提供一种具有高含量原花色素的植株，其通过上述方法获得。

为实现本发明的技术目的，本发明还提供一种将上述的提高植物原花色素生物合成的方法用于防止牛、羊等反刍动物臌胀病的发生的用途。