本发明涉及植物基因工程,尤其涉及一种转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用。
背景技术:
1、挥发性有机化合物(volatile organic compounds,vocs)是植物产生的最重要的次生代谢产物之一,它们基本从花中释放出来,也从果实、叶、茎甚至根部释放出来。植物vocs在植物-传粉者、植物-草食动物、植物-植物等之间相互作用并产生影响,如吸引传粉者和种子传播者,保护自己免受病原体、寄生虫和食草动物伤害等。不仅如此,vocs逐渐成为消费者衡量作物及其加工产品品质的关键指标,其优劣或特殊性显著影响着作物的感官品质。水稻是世界上最主要的粮食作物之一,全世界有近30亿人口的主食为水稻,依靠水稻提供能量。水稻的香味可以有效的提高水稻品质和价值,具有香味的稻米深受消费者喜爱。因此,香味基因研究及其在遗传育种中的应用已受到水稻遗传学家和育种学家的广泛关注。
2、研究表明2-乙酰-1-吡咯啉(2-ap)是香稻香气的重要特征香味物质。而1-吡咯啉是2ap形成过程中的一个关键中间产物,是由脯氨酸氧化脱羧而成的。此外,γ-氨基丁醛(gabald)、1-吡咯啉-5-羧酸(p5c)和乙酰基也被认为是2-ap形成过程中的重要中间产物。水稻8号染色体上编码甜菜碱醛脱氢酶基因osbadh2被认为与2-ap合成直接相关,也是目前2-ap合成机制研究的热点。研究表明osbadh2的第7外显子8-bp缺失和3-bp突变(osbadh2-e7)、第2外显子7-bp 缺失(osbadh2-e2)、第4-5外显子之间803-bp缺失等的多个品系中,均积累较高含量的2-ap。这些基因突变产生无酶活性的osbadh2蛋白,进而使2-ap的前体物质γ-氨基丁醛不再被消耗和含量增加,进而促进1-吡咯啉生成,最终导致2-ap在香稻中积累。
3、根据vocs的生物合成来源,可将其分成分为四大类:萜类化合物、苯丙类/苯类化合物、脂肪酸衍生物以及氨基酸类衍生物。萜类化合物也被称为萜烯或类异戊二烯,是vocs中含量最多且种类最丰富的化学物质,与参与初级代谢的少量萜类相比,大多数萜类为次生代谢物,是芳香化合物主要成分也是药理化合物,参与植物的防御反应,如单萜类的香芹酚的抗菌活性比麝香草酚要高,肉桂醛可以抑制很多微生物生长;α-蒎烯和柠檬烯在dpph(1,1-二苯-2-三硝基苯肼)试验时,具有较低的抗氧化活性,α-萜品烯和萜品油烯则显示出较高的供氢能力,以对抗dpph自由基。因此,萜烯类物质一直是植物vocs中的热门研究对象。萜烯合酶(tps)是萜类化合物合成的关键酶,其种类和功能决定物种中萜烯类物质的多样性。
4、wrkys是植物中特有的一类转录因子(transcription factor tf)家族,属于典型的多功能调节因子,在植物抗病与胁迫等防卫反应,衰老和发育等多种生理过程的调控中起到重要作用。在拟南芥中过表达小麦的ta wrky1-2d导致sod、pod、cat的表达量显著上升,增强了拟南芥转基因植株的耐旱性;在水稻中,oswrky114抑制aba信号通路os pyl2和os pyl10的表达,负调控水稻对干旱胁迫的耐受性;过表达oswrky13的植株能够增强水稻对白叶枯病的抗性,并伴随着水杨酸含量升高和茉莉酸含量降低。也有研究表明wrky参与多种挥发性化合物的生物合成。在番茄中,slwrky73可以激活多个tps基因的表达,促进萜烯类物质的积累;玫瑰中,rcwrky70可以抑制香叶醇生物合成重要基因rcnudx1的表达,从而抑制香叶醇的生物合成。
5、水稻挥发性代谢物与香味品质和抗性密切相关,但其调控的具体分子机制并不清楚,所形成的调控网络也一直是国内外研究的热难点之一。因此,开发一种参与正调控水稻挥发性代谢物合成的转录因子,对于改良水稻香味品质和抗性具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明为解决上述问题,提供一种转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用。
2、本发明目的在于提供一种转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用,所述转录因子oswrky19的氨基酸序列如序列表seq id no.25所示。
3、优选的,转录因子oswrky19的核苷酸序列如序列表seq id no.24所示。
4、优选的,水稻挥发性代谢物包括丙酸甲酯、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、1-丁醇、2-甲基-1-戊烯、2-乙基呋喃、2-甲基-1-丁醇、3-甲基丁醇、顺式-2-戊烯-1-醇、己醛、2,4-二甲基-1-庚烯、2-己炔-1-醇、2-己烯-1-醛、1-己醇、苯乙烯、2-乙酰基-1-吡咯啉、苯甲醛、1-辛烯-3-酮、乙酸、1-辛醇、松油烯、2-壬酮、1-壬醇、α-松油醇、2-癸酮、橙花醛、橙花醇乙酸酯、十二醛、橙花叔醇。
5、优选的,水稻挥发性代谢物为2-乙酰-1-吡咯啉。
6、优选的,提高水稻挥发性代谢物含量的方法为:构建所述转录因子oswrky19的植物过表达载体的转化水稻。
7、优选的,转录因子oswrky19的植物过表达载体,是将转录因子oswrky19插入含有过表达基因功能的植物转化质粒得到的。
8、与现有技术相比,本发明能够取得如下有益效果:
9、本发明公开了水稻oswrky19基因在正调控水稻叶片挥发性代谢物含量的应用。研究发现oswrky19通过抑制水稻2-ap途径osbadh2基因的表达,从而促进挥发性代谢物的合成。过表达该基因能够显著提升挥发性代谢物的含量,表明oswrky19转录因子对于水稻香味品质改良和抗性育种具有重要的指导意义和广阔的市场前景。
1.转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用,其特征在于:所述转录因子oswrky19的氨基酸序列如序列表seq id no.25所示。
2.根据权利要求1所述的转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用,其特征在于:所述转录因子oswrky19的核苷酸序列如序列表seq id no.24所示。
3.根据权利要求2所述的转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用,其特征在于:所述水稻挥发性代谢物包括丙酸甲酯、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、1-丁醇、2-甲基-1-戊烯、2-乙基呋喃、2-甲基-1-丁醇、3-甲基丁醇、顺式-2-戊烯-1-醇、己醛、2,4-二甲基-1-庚烯、2-己炔-1-醇、2-己烯-1-醛、1-己醇、苯乙烯、2-乙酰基-1-吡咯啉、苯甲醛、1-辛烯-3-酮、乙酸、1-辛醇、松油烯、2-壬酮、1-壬醇、α-松油醇、2-癸酮、橙花醛、橙花醇乙酸酯、十二醛、橙花叔醇。
4.根据权利要求3所述的转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用,其特征在于:所述水稻挥发性代谢物为2-乙酰-1-吡咯啉。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用,其特征在于:所述提高水稻挥发性代谢物含量的方法为:构建所述转录因子oswrky19的植物过表达载体的转化水稻。
6.根据权利要求5所述的转录因子oswrky19在提高水稻挥发性代谢物含量中的应用,其特征在于:所述转录因子oswrky19的植物过表达载体,是将所述转录因子oswrky19插入含有过表达基因功能的植物转化质粒得到的。