一种FvNAC073蛋白质及其编码基因和用途

本发明属于植物生物，特别涉及一种fvnac073蛋白质及其编码基因和用途。

背景技术：

1、果实的成熟及品质的形成涉及多个方面的代谢系统，还受环境及激素等多因素调控，是一个比较复杂的生物学过程。目前我国的草莓主要式是以温室栽培为主，光照以及栽培措施受到限制，多数草莓品质果实着色不好，含糖量低，风味偏淡，这在一定程度上制约了草莓产业的发展。因此，从分子层面上研究果实成熟中糖代谢的调控机制可以为实际生产中通过转基因工程改良草莓的品质提供理论支持。

2、在最近的研究中，在草莓中描述了一种新的nac tf farif(fanac035)，farif是通过调节植物激素生物合成和信号传导、成熟相关的转录因子、能量代谢和特定过程例如细胞壁重塑、苯丙烷途径和糖含量等促进草莓果实成熟。尽管研究报道表明，farif可能通过糖含量等特定过程来调节草莓果实成熟，但关于farif的调节机制通过特异性结合哪些蛋白质并调节哪些基因来影响果实成熟是未知的(martín-pizarro et al.,2021)。moyano在fragaria vesca中nac家族中鉴定出112个nac蛋白，显示有6个基因的mrna水平在整个成熟和衰老阶段均有所增加。carrasco-orellana等人发现，来自智利草莓fragariachiloensis的fcnac1与草莓成熟有关，并表明fcnac1通过调节软化过程中的果胶代谢参与草莓果实的成熟发育。

3、关于草莓成熟过程中糖代谢的调控机理研究较少，nac转录因子是植物特有的一大类的蛋白家族，它参与植物生长发育、抗逆和激素信号转导等多种途径，并参与草莓果实的发育和成熟过程，但是关于nac转录因子如何调控草莓成熟过程的糖分积累未见报道。

4、然而，尚未在草莓中描述任何与蔗糖积累相关的nac蛋白的分子机制，为了完善草莓果实成熟调控的信号传导网络，本研究系统分析了fvnac073在草莓果实成熟过程中糖分积累的转录调控机制。既有利于在分子方面了解草莓果实中糖分积累的分子机理，也有利于为生产上通过转基因技术改进草莓果实品质提供理论支撑。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种fvnac073蛋白质及其编码基因和用途，进而解决现有技术中的问题。

2、本发明首先从草莓基因组中克隆fvnac073基因，利用过表达与沉默技术研究fvnac073对草莓糖分合成的调控作用，并通过酵母单杂交技术和转录激活实验来揭示其调控机制。本发明证明fvnac07能够正向调控糖分特别是蔗糖的生物合成，增加蔗糖的含量，为通过基因工程手段提高草莓果实中糖分含量和提高草莓品质提供基因资源。

3、本发明的第一方面提供一种fvnac073蛋白质，所述蛋白质为如下(1)或(2)的蛋白：

4、(1)由如seq id no.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

5、(2)将如seq id no.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。

6、本发明的第二方面提供与如上文所述的蛋白质相关的生物材料，包括a)-b)中至少一项：

7、a)编码如上文所述蛋白质的多核苷酸；

8、b)含有a)所述多核苷酸的重组表达载体；

9、c)含有a)所述多核苷酸的生物工程菌，或含有b)所述重组表达载体的生物工程菌。

10、根据本技术的技术方案，a)中，所述多核苷酸的序列包括如seq id no.1所示序列。

11、本发明的第三方面提供如上文所述的fvnac073蛋白质或如上文所述的生物材料中的多核苷酸作为靶标在制备或筛选植物果实糖分生物合成和/或糖分积累的产品中的用途。

12、根据本技术的技术方案，所述产品包括fvnac073抑制剂，所述fvnac073抑制剂选自如下a1)-a3)中的一种或多种；

13、a1)所述fvnac073抑制剂是指对fvnac073具有抑制效果的化合物；

14、a2)所述fvnac073抑制剂为产品的唯一有效成分或有效成分之一；

15、a3)所述fvnac073抑制剂选自双链rna、shrna、抗体或小分子化合物。

16、根据本技术的技术方案，所述产品包括fvnac073促进剂，所述fvnac073促进剂选自如下b1)-b2)中的一种或两种；

17、b1)所述fvnac073促进剂是指对fvnac073具有促进效果的化合物；

18、b2)所述fvnac073促进剂为产品的唯一有效成分或有效成分之一。

19、本发明的第四方面提供如上文所述的蛋白质或上文所述的生物材料在调控植物果实糖分生物合成和/或糖分积累中的用途。

20、根据本技术的技术方案，所述用途包括下述中的一项或多项：

21、1)调控植物果实糖分生物合成；

22、2)调控植物果实糖分含量；

23、3)调控植物果实糖分积累；

24、4)调控植物果实品质；

25、5)制备1)～4)中的相关产品；

26、6)培育1)～4)中的相关植物。

27、本发明的第五方面提供一种调控和/或培育植物果实糖分生物合成和/或糖分积累的方法，所述方法包括如下步骤中的一项或多项：

28、d1)导入如上文所述的fvnac073蛋白；

29、d2)导入如上文所述的生物材料；

30、d3)导入如上文所述的用途中的fvnac073促进剂；

31、d4)导入如上文所述的用途中的fvnac073抑制剂；

32、d5)降低如上文所述的fvnac073蛋白质的表达量和/或活性。

33、根据本技术的技术方案，通过同源重组法、rnai沉默法或crispr法降低fvnac073蛋白的表达量和/或活性。

34、根据本技术的技术方案，所述步骤d1)或d2)或d3)中的一项或多项，用于提高植物果实糖分生物合成和/或糖分积累。

35、根据本技术的技术方案，所述步骤d4)或d5)中的一项或两项，用于降低植物果实糖分生物合成和/或糖分积累。

36、根据本发明的技术方案，所述植物为双子叶植物或单子叶植物。优选地，为草莓。

37、根据本技术的技术方案，所述糖分包括蔗糖、果糖和葡萄糖。优选地，为蔗糖。

38、本发明具有以下有益效果：

39、1)本发明通过亚细胞定位实验发现fvnac073蛋白定位在烟草叶片原生质体的细胞核中。转录自激活实验显示fvnac073基因具有很强的转录自激活活性。fvnac073蛋白结构n端有一个保守的nac结构域，c端有一个非保守的转录激活结构域，编码蛋白约37kd(332个氨基酸)。

40、2)本发明从二倍体草莓中克隆出fvnac073基因，成功构建了重组表达载体，采用农杆菌介导法将含有fvnac073基因的重组表达瞬时注射八倍体“红颜”草莓果实中发现，与注射空载的对照相比，过表达fvnac073基因，能显著促进果实中蔗糖的积累，说明fvnac073基因具有促进草莓果实中蔗糖合成、提高糖分积累的功能。

41、3)本发明还通过农杆菌介导法将构建好的fvnac073-rnai沉默载体在八倍体“红颜”草莓果实中瞬时注射，结果发现，沉默fvnac073显著降低了草莓果实中的蔗糖，说明fvnac073基因表达下降具有抑制果实中蔗糖合成、减少糖分积累的功能。

42、4)本发明构建的含fvnac073基因功能的表达载体，不仅构建了过表达fvnac073基因的载体，还构建了rnai干扰的沉默载体，同时采用农杆菌介导的方法在草莓果实中实现瞬时表达试验，获得fvnac073基因过表达和沉默的新种质，为调控草莓果实蔗糖生物合成、糖分含量或糖分积累的分子育种提供新的基因资源。