马铃薯块茎调控基因StRAP2.7b及其应用的制作方法

本发明涉及植物基因工程技术和马铃薯育种，具体涉及一种马铃薯块茎调控基因strap2.7b及其应用。

背景技术：

1、块茎是马铃薯主要的食用和经济器官，块茎的形成发育直接影响着马铃薯的产量和品质，研究其形成和发育机制对提高块茎产量意义重大。马铃薯从匍匐茎到块茎的转变是一个重要的发育阶段，除了受自身遗传的影响外，还受许多环境因子、营养条件和内源激素的影响。近些年，研究人员基于不同的影响因子，解析出了结薯的初步调控网络，但对于育种而言，这些基因资源依然很有限。

2、在已有的结薯调控网络中，韧皮部移动蛋白信号stsp6a(self-pruning 6a)是调控结薯的下游关键基因，其能显著促进块茎的形成，其他因子可以通过调控stsp6a来影响结薯。ld下，b-box转录因子stco(constans)和stsp6a旁系同源蛋白stsp5g(self-pruning5g)通过抑制stsp6a的表达，进而抑制块茎形成。同时，stcol1可以与stsp5g启动子区域的tgtggt元件结合，激活stsp5g基因的表达，进而抑制stsp6a的表达，使马铃薯在ld条件下结薯受阻。而红光受体光敏色素基因stphya(phytochrome a)、stphyb(phytochrome b)和stphyf(phytochrome f)在ld环境下通过促进stco蛋白的稳定和stsp5g的表达，进而抑制stsp6a的转录，负调控结薯过程。dof蛋白家族转录因子stcdf1(cycling dof factor 1)是sd下促进块茎形成的重要分子，它通过抑制stco来促进stsp6a表达，从而刺激块茎形成。bel-like转录因子stbel5(bel1-like 5)的全长mrna是一种长距离移动信号，该信号在叶片中转录并转移到根和匍匐茎中，对块茎形成具有正向调节作用。stbel5/stpoth1(knotted1-like)可通过正调控靶标stsp6a和stcdf1来促进结薯过程。也有研究表明，在匍匐茎中，stbel5/stpoth1与stga20ox1和stga2ox1启动子中的串联ttgac基序结合，调控ga代谢，从而达到块茎形成所需的低ga水平。此外，糖转运蛋白stsweet11(sugar willeventually be exported transporter)和分枝抑制因子stbrc1(branched 1b)可以与stsp6a相互作用调控库-源平衡，促进地下块茎的形成。除了上述的调控基因外，一些小rna，如mir172和mir156等，以及表观调控因子ste(z)2等，也参与了块茎的形成和发育。

3、ap2/erf家族转录因子在植物生长发育和胁迫应答中发挥着重要的作用。根据ap2/erf类转录因子结构域的数量及结合序列，可以将ap2/erf类转录因子分为5个亚家族。其中，ap2亚家族含有两个高度相似且串联重复出现的ap2/erf结构域，该亚家族的基因主要参与植物的开花、果实发育以及种子萌发和发育等过程。研究表明，开花过程与块茎形成过程密切相关，它们共享很多调控分子，如ft和co等。马铃薯ap2亚家族基因strap2.7b的拟南芥同源基因toe1/2(target ofearlyactivation tagged 1/2)作为cry2(cryptochrome2)的下游组分，可通过调节co活性和ft转录介导cry2对光周期开花的调节。toe1也可以不依赖于co，作为mirna172的靶标，直接结合ft的ta-rich元件调控其表达，进而调控拟南芥开花时间。此外，ap2家族基因在分枝调控中也发挥着重要作用。最近研究表明，圆锥南芥ap2-like基因aatoe2(target of eat2)作为aaspl5(quamosapromoter-binding protein-like 15)的上游调控因子，延迟腋生分生组织的起始，抑制腋芽在冷暴露前和冷暴露期间的开花，以保证植物营养生长的维持。在马铃薯中鉴定到了包含mir172结合位点的ap2亚家族基因strap1，其在过表达mir172的植株和phyb沉默的植物中下调，表明strap1可能作为mir172的靶标抑制结薯，且具有负调控bel5的潜能，但关于ap2亚家族基因调控块茎形成的更丰富机制还并未见报道。因此解析马铃薯ap2转录因子将对揭示马铃薯结薯分子机理具有重要意义，为马铃薯提供更多的基因资源。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于提供一种马铃薯块茎调控基因strap2.7b及其应用。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明提供了一种马铃薯块茎调控基因strap2.7b，其包含9个外显子，序列如seqidno.1所示，编码氨基酸序列如seq id no.2所示。

4、本发明还提供了上述马铃薯块茎调控基因strap2.7b在马铃薯块茎改良育种中的应用。

5、进一步地，所述应用为在马铃薯中过表达strap2.7b提高马铃薯块茎的数量和重量。

6、本发明还提供了上述马铃薯块茎调控基因strap2.7b的重组表达载体。

7、进一步地，所述重组表达载体为strap2.7b超表达载体。

8、进一步地，所述重组表达载体以prc19-egfp和phellsgate-8载体为骨架。

9、本发明还提供了上述马铃薯块茎调控基因strap2.7b的重组表达载体在马铃薯块茎改良育种中的应用。

10、进一步地，所述应用为将马铃薯块茎调控基因strap2.7b的超表达重组表达载体采用农杆菌转化法遗传转化到马铃薯e3中获得块茎数量和重量提高的马铃薯转基因株系。

11、本发明还提供了一种提高马铃薯块茎数量和重量的方法，所述方法为在马铃薯中过表达strap2.7b提高块茎的数量和重量。

12、进一步地，所述方法为以prc19-egfp和phellsgate-8载体为骨架，构建strap2.7b超表达载体，采用农杆菌转化法遗传转化到马铃薯e3中获得块茎数量和重量提高的strap2.7b超表达的转基因株系。

13、本发明的过程为：发明人从马铃薯块茎发育不同阶段和组织表达两个转录组数据中筛选到马铃薯ap2转录因子strap2.7b。该基因在匍匐茎中较高表达，且在匍匐茎膨大早期块茎起始时表达较高，而在块茎形成后的膨大发育阶段表达迅速下降。亚细胞定位结果显示目的基因定位于细胞核，经测序鉴定，其包含9个外显子，序列如seq id no.1所示，编码407个氨基酸，序列如seq id no.2所示。通过农杆菌介导方法进行遗传转化获得超表达转基因株系和干涉转基因株系，盆栽种植实验结果表明，strap2.7b过表达植株的匍匐茎和块茎数量显著增加。

14、本发明的有益效果在于：本发明提供了一种马铃薯块茎调控基因strap2.7b，其包含9个外显子，序列如seq id no.1所示，编码407个氨基酸，序列如seq id no.2所示，该基因位于细胞核中，在马铃薯中过表达strap2.7b可以提高块茎的数量和鲜重。这对解析马铃薯结薯分子机制和马铃薯改良育种提供了新的遗传材料和理论依据。