一种植物生长调节因子IbGRF9基因及其应用

本发明涉及一种植物生长调节因子ibgrf9基因及其应用，属于基因工程领域。

背景技术：

1、花青素(anthocyanin)是植物体内很重要的一大类水溶性的类黄酮化合物次生物质，广泛存在于植物根、茎、叶、花、果等器官的表皮细胞中，因植物细胞液的ph值不同使各器官呈现出粉红色、红色、紫色、蓝色等一系列不同颜色。花青素类化合物对于植物传粉、种子散播、抵御紫外线、抵御逆境胁迫及微生物入侵等有重要意义。此外，花青素清除自由基的能力是维生素c的20倍，是维生素e的50倍，可谓到目前为止发现的功效最为强大的自由基清除剂，具有显著的抗氧化、治疗癌症及糖尿病、减轻肝功能障碍、降血压、抗高血糖等功效。

2、植物体内花青素的合成与代谢是通过一系列的酶促反应完成的。调控这一途径的基因大致可以分为两类，一类是结构基因，指不同植物共同具有的直接编码花青素代谢途径关键酶的基因，包括肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate-4-hydroxylase，c4h)、4-香豆酸辅酶a连接酶(4-coumarate:coenzyme，4cl)、羟基化酶(flavonone-3-hydroxylase，f3h)、二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavanol 4-reductase，dfr)、类黄酮3-葡糖基转移酶(udp-flavonoid-3-o-glucosyltransferase，ufgt)、花青素合成酶(anthocyanidin synthase，ans)、查尔酮成合酶(chalconesynthase，chs)、苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase，pal)、查尔酮异构酶(chalcone isomerase，chi)，植物体内花青素的合成与代谢的调控主要是通过调控结构基因的表达来实现的；另一类是调控结构基因活性、色素空间时间积累的调节基因，除了由转录因子wd40，bhlh和myb形成的转录调控复合体，其他转录因子也可以调控结构基因的表达。

3、生长调节因子(growth-regulating factors，grfs)家族是一个小型的植物特异性转录因子家族，参与植物的生长发育的调控及植物逆境应答调控。grf基因家族成员在其序列中都含有两个保守结构域qlq(谷氨酰胺、亮氨酸、谷氨酰胺)和wrc(色氨酸、精氨酸、半胱氨酸)。qlq结构域已经被鉴定是一种蛋白质-蛋白质相互作用结构域，参与了染色质重塑复合体的形成。wrc，由三个cys残基和一个his残基组成的结构域，被认为在dna结合和转录因子靶向到细胞核中起作用。相对于高度保守的n端而言，其c端是高度可变的。在大多数的grf基因家族成员中它的c端还存在由数个氨基酸组成的短链，分别是tql、ggpl和ffd。它们都是grf基因家族中额外的半保守区域，其中ggpl被认为是一个反式激活域，可以调控反式激活活性。grf转录因子也可以调控下游靶基因，如水稻中的osgrf通过调控osyucca1、arf2、arf7、arf11、ostawawa1和osmads34等基因的表达，从而影响水稻的产量。

4、在甘薯中克隆新次生代谢物质合成和调控基因，研究其基本的生物学特性和功能，可为整个植物抗逆基因调控网络及胁迫应答反应机理提供理论基础，并为改良作物抗逆性提供一定的物质基础。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种植物生长调节因子ibgrf9基因及其应用，超表达该基因可以有效影响植物叶片形态、株型及植物花青素合成与代谢，对分子植物育种有重要意义。

2、为了实现上述目的，本发明采用的一种植物生长调节因子ibgrf9基因，其核苷酸序列如seq id no.1所示。所述的植物为甘薯和拟南芥。

3、一种蛋白质，所述蛋白质由所述的植物生长调节因子ibgrf9基因所编码，蛋白质的氨基酸序列为seq id no.2所示。

4、一种重组载体，包括所述的植物生长调节因子ibgrf9基因。

5、一种宿主细胞，包括所述的植物生长调节因子ibgrf9基因或所述的重组载体。

6、本发明的另一目的在于公开一种所述的植物生长调节因子ibgrf9基因、其编码的蛋白质、所述的重组载体、所述的宿主细胞中的任一项在调控植物生长发育及调控花青素合成与代谢中的应用；

7、具体地，过表达所述ibgrf9基因，能影响植物生长发育及植物花青素的合成与代谢。

8、其中，影响植物生长发育，涉及植物叶片形态、株型方面，具体表现为：过表达所述ibgrf9基因，植物叶柄变长，叶夹角减小；影响植物花青素的合成与代谢，具体表现为：过表达所述ibgrf9基因，植物花青素含量增加。

9、具体地，过表达所述ibgrf9基因，植物花青素合成与代谢途径相关基因表达水平发生改变，相关基因包括ibpal、ibf3h、ibdfr、ibans、ibufgt、ibc4h、ib4cl和ibchs。

10、本发明最后还提供了一种改变叶片形态、株型和花青素含量的植物培育方法，包括：

11、构建含所述ibgrf9基因的植物表达载体；用构建的植物表达载体转化植物细胞；将转化的植物细胞培育成转基因植株。

12、本发明从甘薯中分离出grf类转录因子ibgrf9的完整cdna，连接到植物表达载体上，利用农杆菌侵染法转化甘薯和拟南芥，获得转基因植株。植株表型结果表明转化pcambia1301-35s-ibgrf9载体的拟南芥叶片的叶柄相较于对照组wt显著变长，叶面积减小，花青素含量增加。同时ibgrf9基因过表达影响花青素合成与代谢途径相关基因的表达。本发明中生长调节因子的获得为分子植物育种提供了珍贵的基因资源，同时对解析植物生长发育和花青素合成与代谢的分子机制有重要意义。此基因可以应用于植物遗传改良。

技术特征：

1.一种植物生长调节因子ibgrf9基因，其特征在于，其核苷酸序列为seq id no.1所示。

2.根据权利要求1所述的植物生长调节因子ibgrf9基因，其特征在于，所述植物为甘薯和拟南芥。

3.一种蛋白质，其特征在于，所述蛋白质由权利要求1所述的植物生长调节因子ibgrf9基因所编码，蛋白质的氨基酸序列为seq id no.2所示。

4.一种重组载体，其特征在于，包括权利要求1所述的植物生长调节因子ibgrf9基因。

5.一种宿主细胞，其特征在于，包括权利要求1所述的植物生长调节因子ibgrf9基因或权利要求4所述的重组载体。

6.一种权利要求1所述的植物生长调节因子ibgrf9基因、权利要求3所述的蛋白质、权利要求4所述的重组载体、权利要求5所述的宿主细胞中的任一项在调控植物生长发育及调控花青素合成与代谢中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述调控植物生长发育包括调控植物叶柄长度、叶面积。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述调控花青素合成与代谢包括调控花青素含量。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，调控花青素合成与代谢的相关基因包括ibc4h、ibchs、ibf3h、ibufgt。

10.一种改变叶片形态、株型和花青素含量的植物培育方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种植物生长调节因子IbGRF9基因及其应用，该基因的核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示；蛋白质的氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示；所述的植物生长调节因子IbGRF9基因、其编码的蛋白质、所述的重组载体、所述的宿主细胞中的任一项在调控植物生长发育及调控花青素合成与代谢中的应用。本发明中生长调节因子的获得为分子植物育种提供了珍贵的基因资源，同时对解析植物生长发育和花青素合成与代谢的分子机制有重要意义。此基因可以应用于植物遗传改良。

技术研发人员：王爱民,张婷婷,任磊,王立伟
受保护的技术使用者：江苏师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15