一种提高植物乙烯释放量的方法

专利检索2026-03-04  2


本发明属于植物分子生物技术和基因工程领域,涉及一种提高植物乙烯释放量的方法。


背景技术:

1、乙烯是植物生长发育的重要调控激素,尤其对香蕉、苹果、番茄等呼吸跃变型果实成熟至关重要。外源乙烯处理可以促进果实成熟,形成果实特有的色泽、风味、质地、芳香和营养品质。商业生产过程中,通常采用施加乙烯的稳定替代物乙烯利溶液的方式促进果实成熟,操作期间,不仅耗费大量劳动力与经济投入,还易造成果实的机械损伤与病菌腐败,降低了果实的商业价值。因此,研究发现能够促进乙烯释放水平的基因,对实现果实成熟控制与品质保持具有重要意义。

2、酸式还原酮加双氧酶ard。涉及非种子植物地钱(拉丁学名:marchantiapolymorpha)的酸式还原酮双加氧酶(英文名:acireductone dioxygenase),命名为mpard。利用生物技术发现地钱植物中酸式还原酮双加氧酶mpard,通过crispr/cas9基因编辑技术促使该基因发生突变后,可促进植物乙烯释放量水平。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种提高植物乙烯释放量的方法,通过以下步骤实现:

2、1.酸式还原酮双加氧酶mpard,其基因组序列如seq id no.1所示,其蛋白氨基酸序列如seq id no.2所示;其编码区由600个核苷酸碱基对组成,蛋白质由199个氨基酸残基构成。根据mpard基因序列设计向导rna,序列seq id no.3和seq id no.10,以pmpge_en03载体为模板,用引物扩增mpu6-1序列,用引物扩增grna骨架,将纯化后片段通过一步连接反应试剂盒克隆至被maubi和aflii限制性内切酶线性化后的ge010载体中。用一步连接得到的产物进行大肠杆菌载体转化,获得mpard基因crispr/cas9向导rna基因敲除载体,将正确载体转化农杆菌。将农杆菌单克隆接菌至lb液体培养基中培养2天,离心后,用1/2gamborg’s b5、1%(w/v)蔗糖和100μm乙酰丁香酮液体培养基重悬,黑暗温度28℃摇床活化6hr后获得农杆菌转化菌液;

3、2.将野生型地钱胞芽种植于无菌培养基上14天,将分生区在内的组织切除后,将剩余叶状体组织一分为四,继续在1/2gamborg’s b5,1%(w/v)蔗糖和1.3%琼脂的培养基上生长3天。在含有2%蔗糖和100μm乙酰丁香酮的gamborg’s b5液体培养基和再生叶状体中,添加上述制备活化完成的农杆菌转化菌液,共培养3天。将共培养组织用无菌水清洗,然后浸泡在含有1g/l的头孢噻肟无菌水中30min。将叶状体组织置于含有1.3%琼脂、10mg/l潮霉素和100mg/l头孢噻肟的1/2gamborg’s b5培养基上筛选。转化当代阳性植物筛选产生胞芽后,继续在潮霉素培养基上筛选一代。提取基因组dna测序比对筛选发生基因编辑的突变体植物,获得不同mpard蛋白突变类型,序列seq id no.13,seq id no.14,seq id no.15和seq id no.16;

4、3.将野生型与突变体植物材料培育于恒温23℃组织培养室,光照条件为光16hr暗8hr。将10天大的野生型植物和mpard突变体植物放入内含1/2gamborg’s b5和1%(w/v)蔗糖的液体培养基的顶空瓶中,置于原生长环境中一段时间后,利用气相色谱法测定乙烯生成量。根据气相色谱测得顶空中乙烯释放量,计算单位重量的植物乙烯释放水平。

5、本发明提供了2个crispr/cas9向导rna基因编辑靶点和基因编辑载体,本发明提供了4种mpard蛋白突变类型。

6、本发明提供了一个酸式还原酮双加氧酶编码基因mpard基因及其序列、cds序列、蛋白序列,该基因来源于地钱。通过分别设计2个向导rna基因编辑靶点引物,构建crispr/cas9载体,遗传转化获得转基因植物,发现mpard基因4种不同突变型的植物乙烯释放量由0.395μl/hr/g fw上升至1.131μl/hr/g fw与1.184μl/hr/g fw之间,或由0.237μl/hr/g fw上升至0.690μl/hr/g fw与0.788μl/hr/g fw之间,增幅约为3倍。可利用基因编辑酸式还原酮双加氧酶mpard基因的方法提升植物乙烯释放量。



技术特征:

1.一种提高植物乙烯释放量的方法,其特征在于,通过以下步骤实现:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,扩增mpu6-1序列的引物为seq id no.4和seq id no.5,扩增grna骨架的引物为seq id no.6和seq id no.7。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,权利要求1提供2个crispr/cas9向导rna基因编辑靶点,其序列seq id no.3和seq id no.10,及其对应的基因编辑载体,提供4种mpard蛋白突变类型,其序列为seq id no.13,seq id no.14,seq id no.15和seq idno.16。

4.权利要求1所述方法在提高植物乙烯释放量中应用,其特征在于,所述植物为地钱。


技术总结
本发明提供一种提高植物乙烯释放量的方法,通过根据酸式还原酮双加氧酶基因(MpARD)的序列,设计特异性向导RNA,构建CRISPR/Cas9基因编辑载体,利用农杆菌侵染转化地钱,发生基因编辑的突变体植物其乙烯释放量显著增加至3倍以上。可利用编辑该酸式还原酮双加氧酶MpARD基因,增强植物的乙烯合成水平。

技术研发人员:李栋栋,赵子怡,牟望舒,陈昆松
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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