一种调控桃树光合作用的小肽ppe-miPEP408及其应用

本发明涉及生物中一种调控桃树光合作用的小肽ppe-mipep408及其应用。

背景技术：

1、桃果实是人们喜爱的水果之一。近年来，生产者由于片面的追求产量，栽培措施不合理，使桃的果实品质变差。而随着经济水平的提高，消费者对果实品质的要求越来越高，果实的品质决定着果实的价格。如何提高桃的果实品质成为桃果实研究的一个重要方向。果实中决定品质的物质(糖、酸、香气等)都直接或间接的来源于光合作用。桃为喜光树种，从目前的多种栽培措施(施肥措施、叶果比、树势等)中可以看出，提高桃树的光合作用能够提高桃果实的品质。

2、影响桃树光合作用的因素有内在因素和外在因素，而在外在因素确定的条件下，从基因水平上调控光合作用，无疑是提高果实品质的一个重要途径，也是高光效育种的理论基础。目前从模式植物上得到的光合作用机制的成果可以看出：光系统ii(psii)、细胞色素b6f复合体(cyt b6f)、光系统i(psi)和atp合酶(atpase)等多种蛋白复合物都是参与调控植物光合作用的组成部分。除此之外，在模式植物中，目前还发现许多转录因子和mirna参与光合作用，如hy5，spl7和mir408等。

3、mirna是一种内源小分子rna，通过调控靶基因参与植物生长发育过程。其中mir408是一类在陆生植物中高度保守的mirna，现在多个研究表明mir408过表达以后，不仅能够增加植物的抗逆性，还能够增加拟南芥、水稻等的光合作用，进而增加生物量。但这些研究主要是在拟南芥、水稻等模式植物上，在果树上的研究很少。而近年的研究发现，编码mirna的基因mirna除了能够产生成熟的mirna发挥作用，其初级转录本(pri-mirna)还能够编码一种短肽(mipep，mirna-encoded peptide)，通过增加其对应pri-mirna的丰富度来发挥作用(lauressergues et al.,2015)。另外，mipep经人工合成后通过体外添加，也能够使其对应的mirna基因的表达量增加，进而发挥作用。mipep的发现使研究mirna的方法变得简单。但目前，只有很少一些mipep在少数植物如拟南芥、苜蓿和葡萄中发现，在其他植物中还没有发现。mipep能够像植物激素一样，在合成部位发挥作用，或者从合成部位运输到作用部位，然后再发挥作用；但又与激素不同，mipep的本质是一种蛋白质，过多的mipep能够降解成氨基酸，被植物再次吸收利用，因而不会对环境造成污染。因此研究果树中与光合作用相关的mirna，探索其对应的mipep，对于研发提高果树光合作用的调节剂具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何提高植物桃树产量和品质。

2、本发明的第一个目的是小肽ppe-mipep408的y1-y5中的任一种或多种的应用：

3、y1在促进桃光合作用中的应用；

4、y2在提高桃单果重中的应用

5、y3在提高桃产量中的应用；

6、y4在提高桃果实可溶性固形物含量中的应用；

7、y5在提高桃果实品质中的应用；

8、所述小肽ppe-mipep408是氨基酸序列为seq id no.3的多肽。

9、上述应用中，所述小肽ppe-mipep408可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

10、上述应用中，所述应用为在硬核期至果实成熟期间将含有所述小肽ppe-mipep408的溶液喷施于桃树上。

11、所述溶液，为溶质为小肽ppe-mipep408，溶剂为水的溶液，所述溶液浓度可为0.2μm-0.4μm。

12、所述喷施，优选每周一次。

13、本发明的第二个目的是提高基因表达的物质的z1-z5中的任一种或多种的应用：

14、z1在促进桃光合作用中的应用；

15、z2在提高桃单果重中的应用

16、z3在提高桃产量中的应用；

17、z4在提高桃果实可溶性固形物含量中的应用；

18、z5在提高桃果实品质中的应用；

19、所述基因编码所述的小肽ppe-mipep408。

20、上述应用中，所述提高基因表达的物质为与所述的小肽ppe-mipep408相关的生物材料；所述生物材料，为下述b1)至b5)中的任一种：

21、b1)编码所述小肽ppe-mipep408的核酸分子；

22、b2)含有b1)所述核酸分子的表达盒；

23、b3)含有b1)所述核酸分子的重组载体、或含有b2)所述表达盒的重组载体；

24、b4)含有b1)所述核酸分子的重组微生物、或含有b2)所述表达盒的重组微生物、或含有b3)所述重组载体的重组微生物；

25、b5)含有b1)所述核酸分子的转基因植物系及其子代、或含有b2)所述表达盒的转基因植物系及其子代、或含有b3)所述重组载体的转基因植物系及其子代。

26、其中，所述核酸分子可以是dna，如cdna、基因组dna或重组dna；所述核酸分子也可以是rna，如mrna或hnrna等。

27、上述应用中，所述生物材料中，b1)所述核酸分子为编码链的编码序列是seq idno.2的cdna分子或dna分子。

28、其中，序列表中seq id no.2编码序列表中的seq id no.3所示的小肽。

29、上述应用中，生物材料b2)所述的含有所述核酸分子的表达盒，是指能够在宿主细胞中表达小肽ppe-mipep408的核酸分子，该核酸分子不但可包括启动小肽ppe-mipep408基因转录的启动子，还可包括终止小肽ppe-mipep408转录的终止子。进一步，所述表达盒还可包括增强子序列。

30、可用现有的植物表达载体构建含有所述基因表达盒的重组表达载体。

31、上述应用中，生物材料中所述重组微生物具体可为酵母，细菌，藻和真菌。

32、本发明还保护小肽ppe-mipep408，其具体为氨基酸序列是seq id no.3的多肽；

33、本发明还保护小肽ppe-mipep408相关的生物材料；所述生物材料为下述b1)至b5)中的任一种：

34、b1)编码所述小肽ppe-mipep408的核酸分子；

35、b2)含有b1)所述核酸分子的表达盒；

36、b3)含有b1)所述核酸分子的重组载体、或含有b2)所述表达盒的重组载体；

37、b4)含有b1)所述核酸分子的重组微生物、或含有b2)所述表达盒的重组微生物、或含有b3)所述重组载体的重组微生物；

38、b5)含有b1)所述核酸分子的转基因植物系及其子代、或含有b2)所述表达盒的转基因植物系及其子代、或含有b3)所述重组载体的转基因植物系及其子代。

39、其中，b1)所述核酸分子具体为编码链的编码序列是seq id no.2的cdna分子或dna分子。

40、为了解决上述技术问题，本发明还提供了植物试剂，其作用为提高桃光合作用和/或提高桃单果重和/或提高桃产量和/或提高桃果实可溶性固形物含量和/或提高桃果实品质。

41、本发明所提供的植物试剂含有所述的小肽ppe-mipep408或/和所述的小肽ppe-mipep408相关的生物材料。

42、上述植物试剂的活性成分可为所述的小肽ppe-mipep408或/和所述的小肽ppe-mipep408相关的生物材料，上述植物试剂的活性成分还可含有其他生物成分或/和非生物成分，上述植物试剂的其他活性成分本领域技术人员可根据桃光合作用和/或桃单果重和/或桃产量和/或桃果实可溶性固形物含量和/或桃果实品质的提升效果确定。

43、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种产生光合速率高和/单果重重和/或产量高和/或果实可溶性固形物含量高和/或果实品质好的桃品种的方法。

44、本发明所提供的产生光合速率高和/单果重重和/或产量高和/或果实可溶性固形物含量高和/或果实品质好的桃品种的方法，包括将编码所述小肽ppe-mipep408的基因导入目的桃品种中，得到光合速率高和/单果重重和/或产量高和/或果实可溶性固形物含量高和/或果实品质好的桃品种；所述光合速率高和/单果重重和/或产量高和/或果实可溶性固形物含量高和/或果实品质好均为和所述目的桃品种比较的结果。

45、上述方法中，其中所述的核酸分子可先进行修饰，再导入目的植物中，以达到更好的表达效果。

46、上述方法中，所述光合速率高和/单果重重和/或产量高和/或果实可溶性固形物含量高和/或果实品质好的桃品种可为转基因植物，也可为通过杂交等常规育种技术获得的植物。

47、上述方法中，所述转基因植物理解为不仅包含第一代到第二代转基因植物，也包括其子代。对于转基因植物，可以在该物种中繁殖该基因，也可用常规育种技术将该基因转移进入相同物种的其它品种，特别包括商业品种中。所述转基因植物包括种子、愈伤组织、完整植株和细胞。

48、本发明公开了能够提高桃树光合作用的小肽：ppe-mipep408。本发明发现桃树中ppe-mir408的初级转录本(pri-mir408)能够编码一种能够提高其自身表达量的小肽ppe-mipep408。将该小肽在体外通过人工合成后喷施到桃树上，相关基因表达量和净光合速率测定结果显示，ppe-mipep408能够增加其自身基因(ppe-mir408)及光合作用相关基因的表达量，使ppe-mir408的靶基因的表达量降低，增加桃树的净光合速率。相关结果表明ppe-mipep408能够改善桃树的光合作用。ppe-mipep408可用于研究桃中mir408的功能，同时也为提高桃树光合作用研制更环保高效的调节剂提供了一种新的方法和策略，具有很高的应用前景。