一种调控草莓叶色的FaPDS基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种调控草莓叶色的FaPDS基因及其应用，属于基因工程领域。本发明专利技术提供调控草莓叶片颜色相关基因FaPDS，并通过构建FaPDS基因敲除的植物表达载体，经农杆菌介导法转化

【技术实现步骤摘要】
一种调控草莓叶色的FaPDS基因及其应用


[0001]本专利技术涉及基因工程领域，特别是涉及一种调控草莓叶色的FaPDS基因及其应用。

技术介绍

[0002]植物体内主要含有叶绿素、类胡萝卜素、花青素、甜菜碱等色素，果实色泽直接影响其外观品质，其中最常见的果实色素是花青苷(如草莓、苹果、蓝莓、葡萄等)、类胡萝卜素(如番茄、芒果、西瓜、柑橘、香蕉等)、甜菜素(火龙果)和叶绿素(未成熟果实)。草莓叶片主要含有叶绿素、类胡萝卜素，果实成熟早期主要含有叶绿素、类胡萝卜素，而成熟后期主要含有花青素。PDS是叶绿素及类胡萝卜素合成途径的调控基因，在功能叶中对于叶绿素、类胡萝卜素的合成具有重要的作用。八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene desaturase，PDS)是影响类胡萝卜素合成的限速酶之一，参与类胡萝卜素生物合成，直接影响类胡萝卜素的产率、光保护和光合作用。当编码该蛋白的PDS基因发生突变后，拟南芥植株呈现矮小和白化的特点(Qin et al.,2007)，相类似的现象在苹果、大豆、卷心菜等多种植物上均有报道(Wilson et al.,2019；Nishitani et al.,2016；Maet al.,2019；Lu and Tian,2022)。该酶催化八氢番茄红素脱氢生成9，9
’‑
二顺式
–
ζ
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胡萝卜素，再经由ζ
–
胡萝卜素脱氢酶(ZDS)和类胡萝卜素异构酶(CRTISO)生成番茄红素，进而合成其它下游类胡萝卜素(朱长甫等，2004)。该酶编码的基因(pds)与八氢番茄红素合酶基因(psy)、ζ
–
胡萝卜素脱氢酶基因(zads)等协调作用，在转录水平上调节花或成熟柑橘果实中类胡萝卜素的积累(Kato et al.，2004)。PDS的沉默会抑制叶绿素的正常合成，赋予植株清晰可见的光漂白现象。
[0003]草莓(Fragaria ananassa Duch.)是研究非呼吸跃变型果实成熟调控的模式植物，其果实花青苷成分主要是天竺葵素3
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葡萄糖苷，使其呈现鲜红色。目前，普遍接受的观点是：MYB
‑
bHLH
‑
WD40形成的MBM三元复合体共同调控植物花青苷的积累。前人已经报道了一系列与草莓花青苷积累相关的基因，如参与合成的结构基因FaCHS、FaANS和FaUFGT，参与转录调控的FaMYB10、FabHLH33、FaHY5以及参与转运的FaGST。花青苷赋予植物颜色不仅与其丰富的种类相关，还与分子堆积效应、金属离子络合作用及液泡pH值等密切相关。液泡pH值为1.0
‑
2.0，花青苷表现为红色；pH值在6.0
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6.5，花青苷表现为蓝色；当pH值大于7.0时，花青苷则表型为淡黄色。在矮牵牛中，PH5基因编码一种定位于液泡膜的H
+
‑
ATPase质子泵，PH5突变后会升高液泡中的pH值，从而导致矮牵牛花瓣的颜色由紫红色变为蓝紫色。草莓花青苷颜色主要有红色、白色和粉色，有关草莓紫红色花青苷积累的调控基因还未见鉴定。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种调控草莓叶色的FaPDS基因及其应用，以解决上述现有技术存在的问题，通过FaPDS基因调控草莓叶色，能提供新的种质资源、提高观赏价值的同时改善果实品质。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供FaPDS基因的应用，包括如下任一项应用：
[0007](1)调控草莓叶片颜色；
[0008](2)培育不同颜色草莓突变植株；
[0009](3)促进草莓花青素苷累积，或者制备促进草莓花青素苷累积的产品；
[0010]其中，所述FaPDS的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，或者与SEQ ID NO.1所示核苷酸序列具有80％以上同源性且具有相同功能的基因序列。
[0011]本专利技术还提供编码所述的FaPDS基因的蛋白的应用，包括如下任一项应用：
[0012](1)调控草莓叶片颜色；
[0013](2)培育不同颜色草莓突变植株；
[0014](3)促进草莓花青素苷累积，或者制备促进草莓花青素苷累积的产品；
[0015]其中，所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示；
[0016]本专利技术还提供含有所述的重组载体的应用，包括如下任一项应用：
[0017](1)调控草莓叶片颜色；
[0018](2)培育不同颜色草莓突变植株；
[0019](3)促进草莓花青素苷累积，或者制备促进草莓花青素苷累积的产品。
[0020]本专利技术还提供含有所述的重组载体的重组菌的应用，包括如下任一项应用：
[0021](1)调控草莓叶片颜色；
[0022](2)培育不同颜色草莓突变植株；
[0023](3)促进草莓花青素苷累积，或者制备促进草莓花青素苷累积的产品。
[0024]本专利技术还提供一种培育不同颜色草莓突变植株的方法，包括利用CRISPR/Cas9技术敲除草莓中FaPDS基因的步骤，以获取不同颜色草莓突变植株；所述FaPDS基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，或者与SEQ ID NO.1所示核苷酸序列具有80％以上同源性且具有相同功能的基因序列。
[0025]优选的是，利用CRISPR/Cas9技术敲除FaPDS基因的gRNA靶点包括：
[0026]FaPDS
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gRNA
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F：TGATTGCTAGTACTAGGCTGAGGAA；
[0027]FaPDS
‑
gRNA
‑
R:AAACTTCCTCAGCCTAGTACTAGCA。
[0028]优选的是，不同颜色草莓突变体包括叶片为紫红、黄红、白红以及绿红的草莓突变体。
[0029]本专利技术公开了以下技术效果：
[0030]本专利技术通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，构建FaPDS基因敲除的植物表达载体，构建的植物表达载体经农杆菌介导法转化
‘
红颜
’
草莓的叶圆片，获得的FaPDS基因编辑植株，其植株整体表现出紫红、黄红、白红、绿红等不同的颜色。获得了不同叶色的新的种质资源，提高观赏价值的同时改善了果实品质。因此，本专利技术利用基因工程技术，对FaPDS调控草莓叶色的能力提供了理论依据与技术手段，具有很大的应用价值。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为FaPDS的靶点定位图；
[0033]图2为FaPDS构建CRISPR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.FaPDS基因的应用，其特征在于，包括如下任一项应用：(1)调控草莓叶片颜色；(2)培育不同颜色草莓突变植株；(3)促进草莓花青素苷累积，或者制备促进草莓花青素苷累积的产品；其中，所述FaPDS的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，或者与SEQ ID NO.1所示核苷酸序列具有80％以上同源性且具有相同功能的基因序列。2.编码权利要求1中所述的FaPDS基因的蛋白的应用，其特征在于，包括如下任一项应用：(1)调控草莓叶片颜色；(2)培育不同颜色草莓突变植株；(3)促进草莓花青素苷累积，或者制备促进草莓花青素苷累积的产品；其中，所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。3.含有权利要求1中所述的重组载体的应用，其特征在于，包括如下任一项应用：(1)调控草莓叶片颜色；(2)培育不同颜色草莓突变植株；(3)促进草莓花青素苷累积，或者制备促进草莓花青素苷累积的产品。4.含有权利要求3中所述的重组载体的重组菌的应用，其特征在于，包括如下任一项应用：(1)调控草莓叶片颜色...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗娅，王良新，侯国艳，刘晓阳，蒋语嫣，杨敏，彭玉婷，汤浩茹，张勇，陈清，李梦瑶，林源秀，张云婷，刘泽静，胡剑峰，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：