[发明专利]一种紫心甘薯IbDRM基因及其应用

说明书

本发明公开了一种紫心甘薯IbDRM基因及其应用。本发明以紫心甘薯品系“A5”为实验材料，克隆了IbbHLH2的启动子序列，通过酵母单杂交文库筛选实验，获得了IbbHLH2基因的上游调控因子IbDRM。运用酵母单杂交回转实验和双荧光素酶报告系统检测证实，IbbHLH2启动子与上游调控因子IbDRM之间存在相互作用。通过酵母双杂交和双分子荧光互补实验，研究了调控因子之间的相互作用，结果显示，IbDRM与IbEBF2、IbERF73存在相互作用。本发明在理论上可以丰富和深化植物花色素苷生物合成分子调控的基础理论，还可望为提高紫心甘薯块根中色素含量的栽培措施提供新的思路和线索。

技术领域

本发明涉及植物遗传与变异的分子机制领域，具体涉及一种紫心甘薯IbDRM基因及其应用。

背景技术

由于植物花色素苷的分子量较小，其化学结构的解析相对容易，同时不同的代谢产物可呈现不同的颜色，因此植物花色素苷合成的调控机制和信号传递过程已成为研究植物基因表达与调控以及基因与环境相互作用的理想系统。目前，对于植物的花、果、茎、叶等地上部分花色素苷合成以及环境信号因子影响的分子机制有了一定的认识，尤其是光照对花色素苷合成的调控机制及信号传导过程已比较清楚。然而，对于非依光型或无法直接接受光照的植物根、块根或块茎中花色素苷合成调控机制及信号传递过程却不甚明了。

紫心甘薯因其块根中的薯肉富含花青素呈紫色而得名，是一种特用型甘薯品种类型。以紫心甘薯作为试验材料，研究植物地下器官花色素苷生物合成调控机制具有明显的特色和优势：1)紫色甘薯块根中的花青素含量很高，而茎和叶中的含量较低，有的株系甚至仅在块根专一性地积累花青素。2)紫心甘薯的根或块根生长于土壤中，处于完全遮光状态，但其根或块根内部却能大量积累花青素，其花青素积累部位具有一定的特殊性。3)在紫心甘薯中已发现块根色素含量和分布不同的多个品系，资源颇为丰富。4)虽然不同品种紫色甘薯块根中的花青素含量主要是由其基因型所决定，但研究发现栽培条件对其也有一定影响。

紫心甘薯作为花色素苷合成和积累部位特殊及具有重要开发价值的植物资源，用其进行非依光型及植物地下部分花色素苷合成的调控机制研究，在理论上可以丰富和深化植物花色素苷生物合成分子调控的基础理论；在应用上可以为紫心甘薯高花色素苷品种选育提供新的遗传标记，为其分子育种筛选出合适的操作元件或改造靶标，同时还可望为提高紫心甘薯块根中色素含量的栽培措施提供新的思路和线索。

在紫心甘薯中克隆获得了转录因子IbbHLH2的基因序列，IbbHLH2基因能够调控花色素苷合成途径中关键酶基因的表达，进而影响紫心甘薯中花色素苷的积累。进一步研究表明不同甘薯品种(系)及其根发育时期中，IbbHLH2基因的表达与花色素苷的合成积累是完全同步的，说明IbbHLH2是紫心甘薯花色素苷合成代谢中的关键转录调控因子。由于植物花色素苷的分子量较小，其化学结构的解析相对容易，同时不同的代谢产物可呈现不同的颜色，因此植物花色素苷合成的调控机制和信号传递过程已成为研究植物基因表达与调控以及基因与环境相互作用的理想系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于筛选紫心甘薯IbbHLH2表达的上游调控因子以及研究上游调控因子之间的相互作用。

为了解决上述技术问题，本发明首先用Trizol法从甘薯块根提取RNA，用SMART技术逆转录合成双链的cDNA，构建紫心甘薯酵母单杂交cDNA文库。

进一步的，以紫心甘薯块根DNA为模板，用TaKaRa高保真酶Max DNAPolymerase扩增两端带有不同酶切位点末端的IbbHLH2的启动子DNA片段，并将启动子IbbHLH2构建到pAbAi载体中，扩增IbbHLH2的启动子DNA片段的PCR引物对的具体序列如下所示：

PIbbHLH2-F：5'-TCCTAGCCAAGAAGAGTGGAGAGA-3'和

PIbbHLH2-R：5'-TCTCATACCACCACACCCTAGTGG-3'。