[发明专利]一种通过蓝光和CRY1抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法

说明书

本发明公开了一种通过蓝光和CRY1抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法，包括：(1)将拟南芥种子用赤霉素进行处理后置于黑暗条件下生长，促进种子的萌发和伸长生长；(2)对所述的经过赤霉素处理过的拟南芥种子在黑暗条件下培养至完全发芽并且其下胚轴明显伸长时，对其利用蓝光进行照射，来抑制赤霉素的作用，从而抑制下胚轴的伸长。发明人通过获得了拟南芥赤霉素受体GID1与蓝光受体CRY1的三突变体cry1gid1a/c和cry1gid1b/c。通过对gid1a/c和gid1b/c双突变体，以及cry1gid1a/c和cry1gid1b/c三突变体在蓝光下的下胚轴表型和花色素苷含量的分析，发现GID1位于CRY1下游在蓝光下促进下胚轴伸长、抑制花色素苷的合成、CRY1则位于GID1上游通过抑制GA信号来抑制下胚轴的伸长和促进花色素苷的合成。

技术领域

本发明属于生物技术和基因工程领域。具体而言，本发明涉及拟南芥蓝光受体CRY1介导蓝光信号抑制赤霉素信号来调节植物生长的方法。

背景技术

在植物的整个生命周期中，其生长发育一方面受到外部环境信号例如光质和光强的调控，另一方面受到内部信号例如植物激素的调控。因此光信号与激素信号的协调对于平衡植物的生长状态至关重要。

赤霉素(gibberellins或gibberellic acid，GA)是一类四环二萜类化合物的植物激素，在植物的各个关键发育过程中起主要作用，包括种子萌发、下胚轴和茎秆伸长，叶片以及表皮毛的生长、花粉成熟和诱导开花等。在第二次绿色革命中育种家通过发掘利用了赤霉素合成和信号途径的突变体，选育株型矮化的小麦从而使种植密度大幅度提升，最终提高了粮食产量。在植物中存在着比较保守的GA信号通路，通过筛选GA不敏感的矮化突变体找到了GA信号通路的重要组分，主要包括：GA受体蛋白GID1(在拟南芥中有3个同源蛋白GID1a-c)、重要的调节因子DELLA蛋白，以及对DELLA蛋白进行泛素化修饰的F-box蛋白SLY。

在太阳的七色光谱中，蓝光(400-500nm)和红光(600-700nm)是调控植物生长发育最重要的光波区。在植物在进化过程中进化出了感知蓝光和红光的光受体：蓝光受体隐花素(cryptochrome，CRY)和红光受体光敏色素(phytochrome，PHY)。它们共同参与调控光形态建成、开花时间、气孔发育，以及植物的生物节律等多重要生理过程。

双子叶植物的种子在土壤中萌发后经历了在土壤里的暗形态建成，即下胚轴伸长迅速、子叶呈钩状弯曲，促使小苗破土而出。小苗见光后在光受体介导的光信号的作用下促进植株的光形态建成，即下胚轴伸长受到抑制、子叶面积扩展、叶绿素和花色素苷大量积累，为植株进行光合作用、实现由异养到自养的转化奠定基础。花色素苷对植物本身有着重要的功能。首先，花和果实中的花色素苷可以吸引传粉者和觅食者的注意，对植物的生殖成功意义重大；而在光合组织中，比如叶子和某些茎部，花色素苷可以做为植物的“防晒霜”，保护植物免受高光强和紫外线的伤害，同时也保护植物免受光合抑制。GA与光的作用正好相反，但这两种信号是如何交流的现在知之甚少。

发明内容

本发明目的是建立蓝光信号与赤霉素信号之间的在分子水平上的联系，以及调控GA信号在调节植物光形态建成中的应用。

具体而言，本发明提供了一种通过拟南芥蓝光受体CRY1调节植物生长的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤(1)将目标拟南芥种子用赤霉素进行处理后置于黑暗条件下生长，以促进种子的萌发和伸长生长；

步骤(2)对所述的经过赤霉素处理过的拟南芥种子在黑暗条件下培养至完全发芽并且其下胚轴明显伸长时，对其利用蓝光进行照射，来抑制赤霉素的作用，从而抑制下胚轴的伸长。

优选地，所述步骤(1)包括：利用100mmol/L的赤霉素溶液对拟南芥种子进行浸泡或喷洒，持续时间为1-2天。

优选地，所述步骤(2)使发芽的拟南芥种子在30μmol/m²/s的连续蓝光照射下生长5天。