[发明专利]一种延迟植物开花的核苷酸序列及其应用

说明书

本发明发现当模式植物拟南芥HY5基因CDS序列的第130位碱基由C突变为G时，超表达或异源表达该带有点突变的HY5supgt;C130G/supgt;核苷酸序列能够延迟转基因拟南芥和水稻的开花，但超表达不带点突变的HY5基因CDS序列对开花没有影响，并公开了其应用。HY5supgt;C130G/supgt;的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。利用本发明的重要发现，通过化学合成或点突变的方法构建“CaMV 35S‑HY5supgt;C130G/supgt;”表达载体转化拟南芥和水稻等植物，可培育开花延迟的转基因植物，具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体说是利用分子生物学技术获得一种能够延迟植物开花的HY5^C130G核苷酸序列及其在转基因植物中的应用。

背景技术

开花是植物从营养生长到生殖生长的转换阶段，对植物繁衍后代至关重要。其中作物花期的早晚对其产量、品质和区域分布影响甚大，花期作为关键的农艺性状，在杂交育种父母本花期相遇方面也备受关注。在城市绿化和节日庆典中，通常利用农艺措施使花卉提早或延迟开花来满足市场的需求，掌握花期控制的技术能够带来巨大的经济和社会效益。正因如此，植物开花时间的调控机理一直是植物分子遗传学、作物育种学和分子生物学等多个学科的研究热点。近年来，科学家们通过研究不同植物开花的调控机理，特别是对模式植物拟南芥的开花调控研究取得了较大进展，已初步探明春化途径、光周期途径、自主途径和赤霉素途径是调控高等植物开花的主要途径，这些途径既相互独立又相互联系，构成了一个复杂的高等植物开花调控网络。

植物的开花不仅受内在遗传因素和激素水平的调控，同时还受到外界环境条件如温度和光照时间等的影响。外界环境条件主要通过改变体内的生理代谢或激素水平促进或抑制开花基因的表达实现对植物开花的调控。在分子水平上，调控开花时间和花序分生组织基因的均衡表达决定植物花原基形成和开花的时间。模式植物拟南芥中存在许多正向和负向调控开花的重要组分，如拟南芥SUMO蛋白酶ASP1通过调节植物成花关键抑制因子FLC的稳定性正向调控开花时间；REM16编码拟南芥的一个B3域转录因子，该组分通过直接结合开花决定关键基因FT的启动子促进拟南芥开花。除了调控开花的正调控因子，目前已在拟南芥中鉴定出多个开花抑制因子，这些抑制因子大多是花序分生组织基因或花器官发育基因，当编码开花抑制因子基因突变会导致突变体呈现早花表型，并以不同方式调控植物的开花时间。如FLC编码一个具有转录因子活性的DNA结合蛋白，能够与下游开花基因的启动子结合抑制开花基因的表达，当FLC下调表达也可以间接激活FT和SOC1的表达，最终上调花分生组织基因的表达启动成花；DREB2C作为重要的转录因子能够与FLC结合，过表达DREB2C上调FLC的表达导致转基因拟南芥延迟开花。对于重要的农作物水稻，目前也有许多调控抽穗开花的关键基因被鉴定，如Hd1、Hd3a、OsGI、Ehd3、Ghd7、RFT1和Edh1，这些基因主要通过Hd1-Hd3a和Ghd7-Ehd1-Hd3a/RFT1两条主要的途径参与调控水稻的抽穗开花。Hd1是控制水稻抽穗的一个关键基因，属于拟南芥CO家族的一个同源组分，Hd1调控水稻的抽穗与光周期密切相关，在短日照条件下促进但在长日照条件下抑制水稻抽穗。RFT1是调控水稻抽穗开花的另一个重要基因，与Hd3a的氨基酸序列同源性较高，并能正向调控水稻在长日照条件下抽穗开花。以上在模式植物拟南芥和水稻中鉴定的开花调控关键基因可为作物、蔬菜和花卉等开花时间的定向调控提供理论依据和重要基因资源。如对模式植物拟南芥FLC分子功能解析的成果可以应用到油菜、萝卜等重要十字花科作物开花调控的分子育种工作，科学家们可以在这些作物或蔬菜中找到与模式植物拟南芥FLC的同源基因，并利用近年发展起来的基因编辑技术定点编辑FLC上的重要顺式作用位点来调控其表达，以实现对开花时间的精准控制来快速获得理想的种质资源。