一种马铃薯块茎发芽基因在调控植物生长和增加植物地上生物量的用途的制作方法

本发明涉及转基因，尤其涉及一种马铃薯块茎发芽基因在调控植物生长和增加植物地上生物量的用途。

背景技术：

1、gata家族编码的是一类能识别(a/t)gata(a/g)序列并与之具有高度亲和性的转录因子，其与dna结合的结构域普遍具有ⅳ型锌指结构(cx2cx17-20cx2c,finger)。动物的gata家族成员有6个，都包含2个finger，其中c端finger主要负责识别碱基序列，而n端finger主要是通过与gata相互作用蛋白的结合来调节c-finger的dna结合能力，该家族在胚层分化、造血系统和心脏形成、胸腺和肠道发育以及肿瘤发生中都起到重要作用。与动物相比，植物的gata家族成员则要庞大许多，并且只有1个finger，其中拟南芥和水稻的gata家族成员分别有29个和28个，根据起始氨基酸序列、gata dna结合区的保守性、gata dna结合区外蛋白区域的保守性、以及外显子-内含子结构，将其分别划分为4个和6个亚家族。

2、b亚家族参与控制绿化、种子萌发、下胚轴伸长、叶序、花器官起始、次生分生组织形成、开花时间和衰老等生理。对拟南芥gata研究最多的是b亚家族(ⅱ-gata)。它们在gatadna结合区的c端有leucine-leucine-methionine(llm)或n端有hanaba taranu(han)区域。含llm区的b型gata共有6个成员，包括gata15、gata16、gata17、gata17-like和gnc(gatanitrate-inducible,carbon-metabolism involved gata21)和cga1/gnl(cytokinin-induced gata1/gnc-like)，通过检测这6个基因的插入突变体，表明它们在控制绿化、下胚轴伸长、叶序、花器官起始、次生分生组织形成、开花时间和衰老等生理过程中发挥作用，认为llm区是它们功能多元化的重要原因。已知gnc和gnl能参与到生长素、细胞分裂素、赤霉素和光信号的下游来调控种子发芽、绿化、衰老和开花时间等生理过程，gnc、gnl突变体在绿化和叶绿体形成上存在缺陷，它们的发芽和开花稍早于野生型。

3、han(即atgata3)在分生组织和器官原基边界、不同花器官边界表达，它的敲除材料小、萼片融合、花器官数量减少，而过表达的植株生长滞后、细胞分裂失衡，分生组织活性丧失。基因芯片分析瞬时过表达han的拟南芥发现han抑制了涉及激素响应和花器官分化的数百个基因，并同样抑制了han和其它3个gata基因：hanl2、gnc和gnl，形成了负向反馈调控。han能与这3个基因编码的蛋白形成同源和异源聚合体，体内检测到han能直接结合到它自己的启动子和gnc的启动子。在通过gata家族及激素的调控网络来控制花发育过程中，推测han是一个关健的抑制子。含han区的b型gata成员，拟南芥的han以及在单子叶植物中的水稻neck leaf1，玉米tassel sheath1，大麦third outer glume被认为在胚胎和花发育中起主导作用。在拟南芥中的研究表明生长素、细胞分裂素、赤霉素等的信号下游能交叉调节gata表达，从而影响叶绿体形成、氮同化和淀粉合成、开花时间、衰老等过程。生长素信号响应因子arf可与gnc和gnl的启动子特异性结合以抑制这两个基因的表达控制绿化、开花时间及衰老；gnc和gnl是ga信号下游della和pif调节子(phytochrome-interacting factor)的重要调控对象，染色质免疫共沉淀表明这两个基因是pif转录因子的直接靶标，在pif突变体中它们的表达上调，即pif抑制gnc和gnl表达的。ga信号组成性激活能抑制gnc和gnl表达，从而使arf2突变体矮化表型得以部分恢复，所以在对gnc和gnl的调控上生长素和赤霉素信号转导存在交点。ctk信号转导能激活6个含llm区的b型gata基因的表达，说明b-gata在ctk应答中起作用，这些基因间也存在转录交叉调节。

4、马铃薯gata转录因子家族成员有33个，对该家族成员的功能研究较少，目前对stgata12的研究表明其过量表达使叶面积、茎直径和单株结薯均增加，认为该基因在叶绿素合成及激素平衡方面起调控作用。

5、发明人前期通过转录组和蛋白组分析马铃薯块茎在休眠、发芽和抑芽状态下的差异，首次发现调控马铃薯块茎发芽的基因stgata4l，目前未见关于stgata4l基因功能的研究报道，也没有利用该基因的过量表达，促进植物腋芽生长，改变株型，增加地上部产量的研究。

6、基于此，提出以下技术方案

技术实现思路

1、本发明提供了一种马铃薯块茎发芽基因在调控植物生长和增加植物地上生物量的用途。

2、优选的，所述马铃薯块茎发芽基因为stgata4l基因，所述调控的方法为将stgata4l基因在植株中过表达。

3、优选的，所述stgata4l基因的核苷酸序列如sequenceidnumber 1所示，氨基酸序列如sequenceidnumber 2所示。

4、优选的，所述调控植物生长包括调控植物开花和调控植物株型。

5、优选的，所述调控植物开花是stgata4l基因在植株中过表达后，促使植物顶端早开花、增加开花数量。

6、优选的，所述调控植物株型是stgata4l基因在植株中过表达后，促进植物腋芽生长、失去顶端优势、增加株高茎粗、促进茎秆木质化。

7、优选的，所述植物为烟草。

8、本发明针对stgata4l基因在作物生长发育过程中的功能尚无报道，提供了该基因在调控植物开花，促进早开花、多开花，和改变植物株型，促进腋芽生长、失去顶端优势、增加株高茎粗、促进茎秆木质化的用途。并拓展其应用，使其间接具有提高种子产量和地上部生物量的用途。

技术特征：

1.一种马铃薯块茎发芽基因在调控植物生长和增加植物地上生物量的用途。

2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述马铃薯块茎发芽基因为stgata4l基因，所述调控的方法为将stgata4l基因在植株中过表达。

3.如权利要求2所述的用途，其特征在于，所述调控植物生长包括调控植物开花和调控植物株型。

4.如权利要求3所述的用途，其特征在于，所述调控植物开花是stgata4l基因在植株中过表达后，促使植物顶端早开花、增加开花数量。

5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，所述调控植物株型是stgata4l基因在植株中过表达后，促进植物腋芽生长、失去顶端优势、增加株高茎粗、促进茎秆木质化。

6.如权利要求1～5任一项所述的用途，其特征在于，所述植物为烟草。

技术总结
本发明提供了一种马铃薯块茎发芽基因在调控植物生长和增加植物地上生物量的用途，属于转基因技术领域。本发明针对StGATA4L基因在作物生长发育过程中的功能尚无报道，提供了该基因在调控植物开花，促进早开花、多开花，和改变植物株型，促进腋芽生长、失去顶端优势、增加株高茎粗、促进茎秆木质化的用途。并拓展其应用，使其间接具有提高种子产量和地上部生物量的用途。

技术研发人员：邹雪,饶莉萍,陈年伟,余韩开宗,刘丽芳,丁凡
受保护的技术使用者：绵阳市农业科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12