[发明专利]马铃薯高温响应基因及其应用

说明书

本申请提供了筛选耐高温马铃薯品种的方法，通过筛选评价马铃薯耐高温的生理指标，最终确定SPAD、株高和块茎鲜重作为马铃薯耐高温的评价指标，可用于马铃薯耐高温品种的筛选。本申请还对马铃薯PEBP基因家族成员的表达模式进行分析，并筛选出3个马铃薯耐高温PEBP基因。

技术领域

本发明属于种质资源培育和分子生物学领域，具体涉及马铃薯高温响应基因及其应用。

背景技术

植物的生长发育容易受到外界环境的胁迫，比如生物胁迫以及极端温度、干旱、重金属等引起的非生物胁迫。在众多的不利因素中，高温胁迫是对植物生长繁殖影响最严重且最不易控制的因素之一。全球气候变化加剧高温的危害，从而造成植物作物产量和品质的下降，威胁到全世界的粮食安全。高温胁迫会影响植物体内一系列生理生化反应的正常进行，植物也会产生诸多响应热害的防御机制，能够在一定的高温范围内得以生存。通常将短时间内环境温度提高10-15℃的现象称为高温胁迫(heat stress)或者热激(heatshock)。高温胁迫的效果又因胁迫强度、持续时间以及温度升高速率不同存在一定差异。白天与夜晚的时间长度以及温度差也会影响高温胁迫的效果。耐热性(heat tolerance)通常定义为植物在高温条件下生长并产生有经济效益的产量的能力。

磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidylethanolamine-binding protein，PEBP)基因家族成员参与植株分生组织的活性保持与功能转变。拟南芥有6个PEBP基因，分别为FT、TFL1、TSF(TWIN SISTER OF FT)、BFT(BROTHER OF FT AND TFL1)、ATC(ARABIDOPSISTHALIANACENTRORADIALIS)和MFT(MOTHER OF FT)。FT蛋白是一种参与顶端分生组织由营养生长向生殖生长转变的开花促进物，而TFL1蛋白则是一种开花抑制物。磷脂酰乙醇胺结合蛋白是植物的一种环境信号传播载体。长日照条件诱导拟南芥叶片CONSTANS(CO)基因的表达，CO蛋白则结合到FT基因的启动子区域并促进其表达，接下来FT蛋白通过韧皮部运输到茎顶端分生组织，并与FD(bZIP transcription factor)、14-3-3蛋白相互作用以形成成花复合体，进而激活下游基因SOC1和AP1的表达，调节植物顶端分生组织由生殖生长向繁殖生长的转变。在多年生木本模式植物杨树(Populus)中的研究表明，长日照条件促进叶片中的FT2的表达并运输到茎顶端分生组织，然后结合LAP1蛋白并激活下游基因表达；但是长日照向短日照的转变会降低叶片FT2的表达，进而造成顶芽的季节性的生长中止。TFL-like基因与FT-like基因往往互相拮抗以调节植株的生长。长日照促进杨树叶片中FT1/2的表达，而短日照会在抑制FT1/2表达的同时促进TFL1在顶芽中表达，光周期通过调节FT1/2与TFL1表达水平的此消彼长进而调节茎顶端分生组织(SAM)的活性。TFL1蛋白可以通过14-3-3与FD蛋白结合，而ChIP-seq的实验结果表明，在拟南芥中鉴定到971个TFL-FD富集位点，其中71.8％的位点位于启动子区域。这些位点包含开花时间调节基因CONSTANS(CO)和GIGANTEA(GI)以及分生组织身份调节基因FRUITFULL(FUL)、LEAFY(LFY)、APETALA1(AP1)和LATEMERISTEM IDENTITY 1(LMI1)等。此外，TFL-FD还会影响独脚金内酯(strigolactone)、细胞分裂素(cytokinin)、生长素(auxin)、油菜素类固醇(brassinosteroid)、茉莉酸(jasmonicacid)和脱落酸(abscisic acid)等植物激素代谢途径。

现有技术存在的问题：1.现有技术未见系统的筛选耐高温马铃薯的方法。2.现有技术未见马铃薯耐高温转录组鉴定耐高温基因。3现有技术未见马铃薯耐高温PEBP基因。

发明内容

本发明要解决的关键技术问题在于提供马铃薯高温响应基因德尔筛选及其应用。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：