一种墨兰花器官发育基因CsPI1及其编码蛋白与应用

本发明属于分子生物学、基因工程，具体涉及一种墨兰花器官发育基因cspi1及其编码蛋白和应用。

背景技术：

1、墨兰是兰科兰属植物，其叶宽厚浓绿，花型千态万状，花香沁人心脾，花期恰逢中国传统节日春节，又称“报岁兰”，深受消费者青睐，是产业化生产规模最大的国兰。作为中国传统名花之一，墨兰的花型是决定经济价值的重要品质之一。在自然条件下，墨兰的花形态演化出丰富的多样性，每种花型会在演化过程中体现其典型形状特征，根据中国兰品种花型演化规律，墨兰花型有典型的单瓣类，即花部结构数7枚，譬如竹叶型、水仙型、梅型、蕊蝶型、百合型，多瓣类指花部数多于7枚者，以簇蕊多舌型、牡丹型为主(邓银霞,2008)。

2、兰花由七个花器官构成独特的结构：外轮三枚花萼，内轮两枚花瓣和一枚特化唇瓣，一个雄蕊和雌蕊合生的合蕊柱。兰科作为被子植物最大的科之一(christenhusz andbyng,2016)和最为进化的类群之一(田敏et al.,2011)，其高度特化的花结构为人们研究兰科植物乃至整个被子植物的花器官发育及花形态建成提供了极好的材料。mads-box是一类古老的基因家族(m and f,2001；christenhusz and byng,2016)，在兰科植物花器官发育中发挥重要的调控作用。研究表明，在经典花器官发育模型中，b类mads-box基因的功能主要是调控花瓣和雄蕊的发育(s and m,1991)，随后发现b类基因功能向外轮延伸而使萼片转化为花瓣状器官(akira et al.,2003)。近年来，有学者提出“兰花密码”模型，认为b类mads-box基因分别以不同组合的差异表达决定花器官的发育。

3、花型是评价墨兰价值高低的一个重要指标，而萼片的形态直接决定墨兰花型，不同花型的墨兰品种观赏价值和价格相差甚远。近年来在市场上广泛流行的各种独特奇异花型备受欢迎，但目前优良品种仍是在自然变异下选育。如何利用分子生物技术深入研究花器官形态变异机制，在兰花的种质改良和品种优化的产业化发展上起到重要应用价值。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种在墨兰中表达的、可用于调控植物开花时间和花器官形态的基因cspi1，其核苷酸序列如seq id no.1的第93位到725位碱基所示。

2、本发明的第二个目的是提供上述基因cspi1编码的蛋白，其氨基酸序列如seq idno.2所示。

3、本发明的第三个目的是提供一种含有基因cspi1的重组植物表达载体。

4、所述的表达载体为任意一种可用于农杆菌转化植物的双元载体或可用于植物微弹攻击的载体，如pcambia系列载体、pbi系列载体、pbin系列载体或gatewaytm系列载体。

5、本发明的第四个目的是提供cspi1基因、及其编码的蛋白质和含有cspi1基因的重组植物表达载体在抑制营养生长，促进生殖生殖，缩短开花时间，改变花器官形态的应用。

6、所述的调控植物花期，是通过提高所述基因cspi1的表达，抑制营养生长，促进生殖生长，促进植物开花，缩短开花时间。

7、所述的改良植物花器官形态，是通过提高所述基因cspi1的表达，改变植物萼片形态，使萼片先端圆润，向花瓣转化；改变植物花瓣形态，使花瓣先端圆润，呈绽放型；改变花蕾的形态，使花蕾更短圆且无毛；改变角果的形态，使角果由细长型变成短圆柱型。

8、本发明的第五个目的是提供一种提前植物花期的方法，其特征在于，将cspi1基因导入植物细胞、组织或器官，再将被转化的植物细胞、组织或器官培育成植株，使所述的基因cspi1在植物中过表达。

9、本发明的第六个目的是提供一种改良植物花器官形态的方法，其特征在于，将cspi1基因导入植物细胞、组织或器官，再将被转化的植物细胞、组织或器官培育成植株，使所述的基因cspi1在植物中过表达。

10、优选地，所述cspi1基因是通过植物表达载体导入植物细胞、组织或器官中的，所述的植物为拟南芥。

11、本发明在墨兰中克隆得到花器官发育基因cspi1，通过转基因功能鉴定证实在拟南芥中超量表达cspi1基因，能抑制拟南芥的营养生长，促进生殖生殖，使花期提前；能改变花器官的形态，使花蕾变圆、表皮无毛或少毛；能改变植物萼片形态，使萼片先端圆润，萼片花瓣状；改变植物花瓣形态，使花瓣先端圆润，呈绽放型；改变角果的形态，使角果由细长型变成短圆柱型。因此，本发明提供的墨兰cspi1基因调控植物营养生长、生殖生长和花器官发育方面具有非常重要的理论及应用价值。

技术特征：

1.一种墨兰花器官发育基因cspi1，其特征在于，所述的基因cspi1的核苷酸序列如seqid no.1的第93位到725位碱基所示。

2.一种由权利要求1所述墨兰花器官发育基因cspi1编码的蛋白质，其特征在于，其氨基酸序列如seq id no.2所示。

3.一种含有权利要求1所述的基因cspi1的重组植物表达载体。

4.根据权利要求3所述的重组植物表达载体，其特征在于，所述的植物表达载体为pbi系列载体、pbin系列载体、gatewaytw系列载体或pcambia系列载体。

5.权利要求1所述的基因cspi1或权利要求2所述的蛋白质或权利要求3-4所述的重组植物表达载体在调控植物花期，改良植物花器官形态中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的调控植物花期，是通过提高所述基因cspi1的表达，抑制营养生长，促进生殖生长，促进植物开花，缩短开花时间。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的改良植物花器官形态，是通过提高所述基因cspi1的表达，改变植物萼片形态，使萼片先端圆润，向花瓣转化；改变植物花瓣形态，使花瓣先端圆润，呈绽放型；改变花蕾的形态，使花蕾更短圆且无毛；改变角果的形态，使角果由细长型变成短圆柱型。

8.一种提前植物花期的方法，其特征在于，将cspi1基因导入植物细胞、组织或器官，再将被转化的植物细胞、组织或器官培育成植株，使所述的cspi1在植物中过表达。

9.一种改良植物花器官形态的方法，其特征在于，将cspi1基因导入植物细胞、组织或器官，再将被转化的植物细胞、组织或器官培育成植株，使所述的cspi1在植物中过表达。

10.根据权利要求8-9所述的方法，其特征在于，所述cspi1基因是通过植物表达载体导入植物细胞、组织或器官中的，所述的植物为拟南芥。

技术总结
本发明公开了一种墨兰花器官发育基因CsPI1及其编码蛋白与应用。本发明从墨兰中克隆得到了基因CsPI1，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1的第93位到725位碱基所示，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。所述的基因CsPI1在拟南芥中过量表达，在长日照下抑制营养生长，促进植物开花，使花期提前；能改变花器官的形态，使花蕾变短圆、表皮无毛或少毛；能改变植物萼片形态，使萼片先端圆润，萼片花瓣状；改变植物花瓣形态，使花瓣先端圆润，呈绽放型；改变角果的形态，使角果由细长型变成短圆柱型。因此，本发明提供的墨兰基因CsPI1在调控植物营养生长、生殖生长和花器官发育方面具有重要的理论及应用价值。

技术研发人员：张建霞,黄洁衔,吴坤林,黄紫钦,逯有法,赵小兰
受保护的技术使用者：华南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13