本发明涉及生物,特别是涉及一种调控大白菜抽薹开花时间的孤基因及其应用。
背景技术:
1、十字花科芸薹属芸薹种作物(brassica rapa)是我国栽培区域最广、面积最大和总产量最高的叶菜类蔬菜,包括大白菜、不结球白菜、青梗菜、芜菁和乌塌菜等以营养体为商品器官的多个栽培种群。芸薹种作物的早期抽薹开花导致营养生长周期变短,进而使其商品价值和食用价值大幅降低。未熟抽薹也是我国在高海拔地区夏季和北方地区春季大白菜生产的主要限制因素。因此,为满足市场需求,丰富淡季蔬菜种类,使生产者获得更高的经济效益,培育耐抽薹品种已经成为大白菜育种的重要目标。研究大白菜抽薹开花的分子机理对于培育耐抽薹大白菜品种具有重要的指导意义。
2、孤基因(orphan genes,ogs)是一种与其他物种表达的已知基因序列不相似的物种或谱系特异性基因,通常是由于快速进化活动而产生的。迄今为止,在许多物种的基因组中鉴定了孤基因,包括麻藤、拟南芥、芸苔属、8个葫芦科物种、水稻和豇豆,由于ogs不包含可识别的结构域、功能基序或折叠模式,因此它们的功能往往不清楚,因此最终需要进行详细的功能分析。一些研究已经成功证明了特定孤基因作为代谢物合成介质的不同作用。这些特性使ogs成为植物育种的重要基因资源,旨在提高特定性状,提高植物抗逆性和品质。然而,迄今为止,特定的ogs调控开花时间的研究在很大程度上被忽视了。
3、开花时间是决定繁殖成功和作物产量的重要农艺性状。植物可通过复杂的调控网络调整开花时间以维持繁殖成功率。到目前为止,已经确定了五条开花调控途径,包括年龄、光周期、激素、自主和春化途径,它们是成花转变的重要调控因子。这些通路整合了与开花相关多种信号的输入,并最终调控控制开花时间的重要基因的表达,包括apetala1(ap1、at1g69120)、suppressor of overexpression of co1(soc1,at2g45660)、floweringlocust(ft,at1g65480)和植物特异性转录因子tf(lfy,at5g61850)。floweringlocus c(flc,at5g10140)是开花和春化的中心抑制因子,可以抑制茎尖分生组织(sam)花过渡相关的tf表达。自主途径可以通过抑制flc,以独立于开花时间长度的方式促进开花在光周期途径中,constans(co、at5g15840)和ft的日周期表达模式受到一系列正负调控因子的调控,从而影响蛋白-蛋白相互作用、染色质结构特性、蛋白质稳定性和转录活性。昼夜节律与光周期调控植物从营养生长向生殖生长的转变密切相关。尽管其他激素包括茉莉酸、油菜素内酯、脱落酸、细胞分裂素和乙烯也在这一环境中发挥调节作用,赤霉素(ga)通路信号是调节开花活性的主要激素机制。mir156-spl(squamosa promoter bindingprotein-like)和mir172-ap2(apetala2,at4g36920))模块已被认为是年龄途径中的关键调控枢纽,促进植物在非诱导条件下开花。虽然这些结果为控制开花时间的机制提供了重要的见解,但这些途径之间的机制联系以及它们之间的调节尚未得到详细报道。
4、结球是大白菜和甘蓝最重要的农艺性状之一,一直收到研究者的关注。早熟抽薹对大白菜等白菜类作物的产量和品质有严重的不利影响,限制了其种植地区和种植季节因此,迫切需要培育具有较强抗抽薹能力的新品种。brhis4.a04(bra035673)编码的组蛋白h4通过aba信号通路抑制干旱条件下大白菜光周期开花基因的表达,从而防止提前抽薹。setdomain group 8(brsdg8,braa07g040740.3c)是大白菜早期抽薹的额外调节因子,当该基因的功能被破坏时,flch3k6甲基化活性增加。白菜中brflc5(bra022771)的表达水平低于其他两个brflc基因,为培育耐抽薹白菜品种提供依据。
5、本发明拟通过对前期发现的128个孤基因进行验证,筛选出导致大白菜开花延迟的关键调控因子,从而为耐抽薹大白菜新品种的培育开拓新的思路与基因源。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种调控大白菜抽薹开花时间的孤基因及其应用,以解决上述现有技术存在的问题,本发明研究发现该孤基因可以调控大白菜抽薹开花时间,从而为大白菜开花调控开辟了新思路和新基因,有利于培育耐抽薹新品种大白菜资源。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
3、本发明提供一种调控大白菜抽薹开花时间的孤基因,所述孤基因为brog37基因,所述brog37基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
4、本发明还提供一种重组表达载体,包括上述的孤基因。
5、进一步地,所述重组表达载体为pcambia 1305重组表达载体。
6、本发明还提供一种重组微生物菌株,包括上述的重组表达载体。
7、进一步地,所述重组微生物菌株为重组农杆菌。
8、本发明还提供上述的孤基因、重组表达载体或重组微生物菌株在延迟大白菜抽薹开花时间中的应用。
9、进一步地,所述孤基因的表达量升高时,所述大白菜的抽薹开花时间延迟。
10、本发明还提供一种延迟大白菜抽薹开花时间的方法,包括将上述的孤基因导入大白菜植株中,构建得到过表达所述的孤基因的转基因植株的步骤。
11、本发明公开了以下技术效果:
12、本发明研究发现,brog37基因可以调控大白菜抽薹开花时间。初步实验发现,过表达的转基因拟南芥brog37oe具有最显著的抽薹耐受表型。该基因对抽薹开花的影响也在大白菜中得到验证,大白菜过表达brog37植株表现出明显的晚抽薹表型。拟南芥brog37过表达株系在长、短日照条件下开花较晚,春化和赤霉素可促进其开花。本发明观察到,与野生型的叶片相比,拟南芥brog37oe植株的叶片全部呈现向内卷曲的状态,在角果成熟阶段,brog37oe植株花器官雄蕊比野生型大很多,还发现野生型的雌蕊花丝顶端的花药通常高于柱头,而brog37oe植株的花丝顶端的花药与柱头平齐或者在柱头之下。brog37在拟南芥组织中普遍表达。brog37蛋白定位在细胞膜。
13、本发明阐明了brog37参与调控大白菜开花的具体途径,brog37调控brflc这一开花从营养生长到生殖生长的关键基因的分子机制,为大白菜开花调控开辟了新思路和新基因,有利于培育抗抽薹新品种大白菜资源。
1.一种调控大白菜抽薹开花时间的孤基因,其特征在于,所述孤基因为brog37基因,所述brog37基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。
2.一种重组表达载体,其特征在于,包括权利要求1所述的孤基因。
3.根据权利要求2所述的重组表达载体,其特征在于,所述重组表达载体为pcambia1305重组表达载体。
4.一种重组微生物菌株,其特征在于,包括权利要求2或3所述的重组表达载体。
5.根据权利要求4所述的重组微生物菌株,其特征在于,所述重组微生物菌株为重组农杆菌。
6.一种如权利要求1所述的孤基因、权利要求2或3所述的重组表达载体或权利要求4或5所述的重组微生物菌株在延迟大白菜抽薹开花时间中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述孤基因的表达量升高时,所述大白菜的抽薹开花时间延迟。
8.一种延迟大白菜抽薹开花时间的方法,其特征在于,包括将权利要求1所述的孤基因导入大白菜植株中,构建得到过表达所述的孤基因的转基因植株的步骤。
