[发明专利]一种通过共转飞燕草苷合成相关基因培育蓝色菊花的方法

说明书

本发明公开一种通过共转飞燕草DgAA7GT、DgAA7BG‑GT1和DgSCPL2基因培育蓝色菊花的方法，本发明构建包含DgAA7GT、DgAA7BG‑GT1和DgSCPL2，风铃草Cam F3'5'H和蝶豆CtA3’5’GT五个基因共表达载体，然后导入切花菊。研究证明，将外源飞燕草苷合成基因DgAA7GT、DgAA7BG‑GT1、DgSCPL2基因，在风铃草CamF3'5'H和蝶豆花CtA3'5'GT基因的辅助下，能够使菊花形成了纯正蓝色花色。本发明能填补现有技术只用风铃草CamF3’5’H和蝶豆花CtA3’5’GT基因不能使菊花变成纯正蓝色的空白，为利用基因工程技术选育蓝色菊花提供新颖而实用的方法，将有效推动菊花生物技术育种进程。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术和转基因育种领域，涉及一种通过共转飞燕草苷合成相关基因培育蓝色菊花的方法，具体涉及包括有飞燕草蓝翠雀花苷(cyanodelphin)、紫翠雀花苷(violdelphin)合成路径的3个基因DgAA7GT、DgSCPL2和DgAA7BG-GT1基因，及风铃草CamF3’5’H和蝶豆花CtA3’5’GT基因的植物表达载体380N-CamF3'5'H-7BG-SCPL2-7GT-Ct3'5'GT构建、转化细胞、转380N-CamF3'5'H-7BG-SCPL2-7GT-Ct3’5’GT载体切花菊的培育、鉴定方法及转基因植株的应用。

背景技术

菊花花色十分丰富，但是唯独缺乏蓝色，因为菊花中缺少合成飞燕草色素苷的生物合成途径。类黄酮3',5'羟化酶(F3'5'H)基因被称之为“蓝色基因”，菊花的花色缺乏蓝色的真正原因在于缺少F3’5’H基因。类黄酮3',5'羟化酶(F3'5'H)催化柚皮素可以产生五氢黄酮，生成的五氢黄酮在二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)、花青素合成酶(Anthocyanidin synthase,ANS)的连续催化下生成蓝紫色的飞燕草色素(Tanakaet al.,2006；Noda et al.,2013)。

有报道表明，蓝色色素都是花青素高度修饰的产物如糖基化、酰基化等(Sasakiet al.,2015)。2013年，Noda等用菊花的F3H启动子驱动风铃草的F3'5'H基因(Canterburybells gene F3′5′H)Cam3'5'H导入粉色菊花品种中，实现了菊花花色从粉色转变为蓝紫色，但并不是纯正的蓝色(Noda et al.,2013)；随后该研究团队将风铃草的F3'5'H基因和蝶豆花的UDP-葡萄糖:花青素3',5'-O-葡萄糖基转移酶基因(UDP-glucose:anthocyanin3′,5′-O-glucosyltransferase，CtA3’5’GT)同时转入菊花，成功生成了飞燕草素3',5'-双糖苷化的衍生物，使花瓣呈现了蓝色(Noda et al.,2017)。

花青苷的酰化被认为是蓝色花着色的重要步骤之一(Yoshida et al.,2009)。花青苷可通过酰基转移酶进行酰基化修饰，以阻止花青素水解成无色的查耳酮或使其转变为蓝色的醌酮。Matsuba等(2010)在飞燕草中发现了催化花青苷7位聚酰化反应的催化酶DgAA7GT，其以acyl-glucoses为供体，在花青素3-O-葡萄糖苷7位添加糖基。Nishizaki等(2013)发现飞燕草DgAA7BG以p-酰化葡萄糖(pHBG)为供体，把葡萄糖基团转移到花青素7位pHBG的酚羟基上，为后续酰化奠定基础。Ishii等(2017)发现了DgAA7BG-GT1与DgAA7BG-GT2的双突变体,该突变体无法在7位的酰基上继续添加葡萄糖,故不能生成飞燕草苷,其花色呈现为淡粉色。Nishizaki等(2013)还发现另一个酰基转移酶DgSCPL2在白色飞燕草品种中不表达，7位多聚修饰的花青苷不能被检测出，说明其在飞燕草蓝色花色苷酰基基团的修饰、串联和堆叠中发挥了重要作用。但关于DgAA7GT、DgAA7BG和DgSCPL2在异源植物中是否具有类似的催化活性，从而使菊花花色变成蓝色方面的应用未见相关报道。

参考文献：