一种国兰开花调控基因CsFTL3及其编码蛋白与应用

本发明属于植物分子生物学领域，具体涉及一种国兰开花调控基因 csftl3及其编码蛋白与应用。

背景技术：

1、国兰是我国传统名花，具有深厚的文化底蕴和重要的经济价值，其年产值超过了100亿元。花期是决定国兰观赏价值和经济效益的重要因素之一。然而，目前对于国兰的花期调控模式及分子作用机理等研究相对缺乏，严重限制了国兰的产业发展。

2、成花诱导是决定开花时间的关键一步，受到多种开花途径的严格调控。在拟南芥中存在光周期途径、春化途径和自主途径等7种成花诱导途径。这些途径中，成花素ft（flowering locus t）是开花调控网络中下游关键整合因子，其属于pebp基因家族中ft-like亚家族，在植物中高度保守，对植物开花至关重要。在拟南芥中， ft基因在叶片中表达，通过与ftip蛋白结合后转运到茎尖分生组织（sam），与转录因子fd和14-3-3蛋白相互作用，共同形成蛋白复合物促进开花。在不同物种中 ft基因通常具有保守的促进开花功能，如水稻 hd3a、番茄 sft、玉米 zcn8等。但是，一些 ft同源基因也具有抑制开花的功能。例如，在长日照条件下，过表达大麦 hvft4使自身的开花时间延迟。蝴蝶兰 phft6过表达拟南芥表现出抑制开花的功能。水稻osftl12通过与gf14b、osfd1相互作用形成成花抑制复合体，延迟抽穗时间。近年来，研究人员还通过比较基因组学、表观遗传学等方法，探索不同植物中 ft基因的保守性和多样性，揭示了这些基因在植物进化过程中的重要作用。

3、目前， ft同源基因在国兰中的生物学功能很大程度上仍是未知，无法对国兰的花期进行精准的调控、且众多国兰花芽发育周期长，阻碍了国兰产业的发展。因此，深入挖掘 ft同源基因并解析其在国兰开花的调控作用，可为植株的高效生长、周年开花等提供有力的技术指导。同时，也将为今后利用遗传转化、基因编辑等技术，进行分子育种，对兰科植物花期的精准调控提供优异的基因资源和理论指导。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种国兰开花调控基因 csftl3及其编码蛋白与应用，可延迟转基因植物的开花时间，增长生育期，调控植物花期。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、本发明的第一个目的是提供一个国兰开花调控基因—— ftl3，它是从国兰的典型代表，墨兰（ cymbidium sinense）品种‘小香’的花芽cdna中分离得到，其核苷酸序列由525个碱基组成，如seq id no：1所示，并命名为 csftl3。

4、本发明的第二个目的是提供编码上述国兰开花调控基因编码的蛋白，由174个氨基酸残基组成，如seq id no：2所示。

5、本发明的第三个目的是提供了包含所述国兰开花调控基因 csftl3的表达盒、重组表达载体、转基因细胞、重组菌或转基因材料。

6、所述表达载体的出发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轰击的载体等，如pbi系列载体、pcambia系列载体、pbin系列载体或其它衍生植物表达载体。本发明使用的是poca30质粒。

7、所述重组菌的宿主菌为农杆菌；优选为农杆菌gv3101。

8、本发明的第四个目的是提供 csftl3基因、编码的蛋白、包含 csftl3基因的表达盒、重组表达载体、转基因细胞、重组菌或转基因材料在如下（a）-（e）中至少一种的应用：

9、（a）调节植物抽薹时间和/或开花时间；

10、（b）调节植物莲座叶数量；

11、（c）调节植物叶片颜色；

12、（d）调节植物花茎性状；

13、（e）调节植物营养生长阶段。

14、优选的，所述植物为拟南芥、国兰等。

15、优选的，所述花茎性状包括粗细、长短和/或数量。

16、优选的，所述应用是通过过表达 csftl3基因来实现的；

17、具体的，在植物中过表达 csftl3基因后，延迟植物开花时间、增加莲座叶数量、植物叶色加深、花茎增粗、花茎增长、花茎数量减少、生长期延长。

18、本发明的第五个目的是提供一种延迟植物开花和/或增加莲座叶数量，和/或延长植物营养生长阶段的方法，包括如下步骤：将 csftl3基因转化至植物细胞、组织或器官，再培育成植株，使所述 csftl3基因在植物中表达，来延迟植物开花时间和/或增加莲座叶数量，和/或延长植物营养生长阶段。

19、优选的，所述植物为拟南芥、国兰等。

20、优选的，所述转化的方法包括花序侵染法。

21、本发明通过分子生物学技术发现，所述国兰开花调控基因在拟南芥中过量表达，能改变植物开花性状，造成开花延迟现象，表明该基因具有延迟拟南芥开花的功能。因此，将 csftl3基因及其编码的蛋白用于国兰花期等开花性状调控途径的研究中，可以延迟国兰开花时间从而增加整个国兰品种的开花观赏期，促进国兰遗传改良和品种选育。

22、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

23、（1）本发明从国兰的墨兰品种‘小香’的花芽cdna中分离得到控制开花的关键基因 ftl3，并命名为 csftl3。不同组织部位的表达模式分析发现， csftl3在墨兰花中的表达最高；在墨兰不同花发育阶段中， csftl3在成花转变期表达量迅速下降，之后维持在较低水平，直至花朵开放时又高表达，可能在墨兰成花转变过程中发挥作用。

24、（2）本发明通过构建 csftl3基因的表达载体，在野生型拟南芥中过表达，在拟南芥中异源过表达 csftl3基因后，发现拟南芥抽薹及花期显著延迟，花茎显著增粗、增长，莲座叶数量显著增加，生长期延长，表明该基因具有延迟拟南芥开花的功能。本发明的国兰开花调控基因可用于兰科植物开花时间的分子机制研究，延迟国兰开花时间并促进植株营养生长，可延长国兰整体的观赏时间，促进国兰遗传改良和品种选育。