本发明属于植物基因工程领域,涉及山豆根的报告基因,特别是指一种山豆根八氢番茄红素脱氢酶基因 stpds及其应用。
背景技术:
1、山豆根为豆科植物越南槐( sophora tonkinensisgapnep.)的干燥根及根茎(国家药典委员会,2020),始载于《开宝本草》,为《图经本草》及 1963 年以来历版《中华人民共和国药典》等经典文献所收载,是广西“桂十味”道地药材和常用中药。山豆根药效物质基础主要为生物碱和黄酮类,其药材质量评价成分明确为苦参碱和氧化苦参碱的总含量,具有抗肿瘤、抗心律失常、抗乙肝病毒、抗氧化、抗炎、增强免疫等多种药理作用,是生产治疗肝炎、咽喉肿痛、抗肿瘤、痔疮、暗疮等近 30 种中成药产品,如“肝炎灵注射液”、“桂林西瓜霜”、“抗病毒颗粒”、“鼻咽灵片”、“开喉剑喷雾剂”及“参莲胶囊”等的重要原料之一,还作为饮片在诸多配方用药中使用。野生山豆根主要在广西、贵州以及云南的一些石灰岩地区零星分布,是喀斯特石灰岩地区的典型物种。由于山豆根野生资源量较少,栽培山豆根已成为山豆根药材的主要来源。在人工栽培过程中,因山豆根生长周期较长(3-4年),繁殖系数小,耗种量大,病虫害严重,导致生产成本增加,产业发展较慢。因此,为保障山豆根产业的可持续发展亟需加强山豆根种质资源创新研究,培育优质高产的山豆根新品种。
2、病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,vigs)技术是研究植物基因功能的一种快速而有效的方法,不需要遗传转化,具有周期短、成本低、操作简单和沉默效率高等优势,广泛的应用于植物生长发育、抗病抗逆、代谢调控等相关基因的功能鉴定。可见利用基因工程手段是获得山豆根新种质的有效途经,且目前vigs技术已经在烟草(公开号cn107815454a)、拟南芥(公开号cn109206496a)、小麦(公开号cn102124110a)、水稻(公开号cn113046364a)、玉米(公开号cn116855530a)、番茄(公开号cn112501196a)、芍药(公开号cn118222608a)、红麻(公开号cn114480447a)等多种植物研究中取得了成功。但由于缺乏有效的山豆根遗传转化和再生体系方法,极大的限制了对山豆根内源性功能基因的深入研究和应用,从而影响山豆根种质资源创新研究乃至整个山豆根产业的可持续发展。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本发明提出一种山豆根八氢番茄红素脱氢酶基因 stpds及其应用。
2、本发明的技术方案是这样实现的:
3、山豆根八氢番茄红素脱氢酶基因 stpds,其核苷酸序列如seq id no.1所示。
4、上述的山豆根八氢番茄红素脱氢酶基因 stpds表达的蛋白,其氨基酸序列如seqid no.2所示。
5、上述的山豆根八氢番茄红素脱氢酶基因 stpds作为山豆根报告基因的应用。
6、上述应用是通过构建基因 stpds的重组载体侵染山豆根植株实现的。
7、进一步的,上述重组载体为病毒载体。
8、优选的,上述病毒载体为烟草脆裂病毒。
9、上述的应用,步骤为:
10、(1)克隆山豆根 pds基因的全长,构建重组质粒peasy-blunt- stpds;
11、(2)以步骤(1)的重组质粒peasy-blunt- stpds为模板,以特异性片段的引物对为引物进行扩增,回收目的片段,将目的片段连接到ptrv2载体上,构建ptrv2- stpds重组质粒;
12、(3)将含ptrv2- stpds重组质粒的菌液与ptrv1辅助载体的菌液等比例混合后注射至山豆根叶片,暗培养后正常培养得黄化表型植株。
13、上述步骤(2)中特异性片段的序列如seq id no.3所示。
14、上述步骤(3)中注射至红麻叶片的浸润面积>75%整个叶片的面积。
15、上述步骤(3)中暗培养的时间为48小时。
16、本发明具有以下有益效果:
17、本发明首次对山豆根叶绿体中的八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,pds)基因进行了克隆和亚细胞定位分析;构建了山豆根 stpds基因沉默体系,该体系具有快速、高通量、效果好以及易于操作的特点;本发明所述的 stpds基因及沉默体系有效的降低了山豆根 stpds基因的表达水平,叶绿素合成受到影响,导致黄化表型,能够作为vigs沉默体系在山豆根应用中的报告基因。为vigs技术在山豆根中的应用奠定了坚实的理论和实践基础,为山豆根其他功能基因的验证与鉴定提供依据,也为八氢番茄红素脱氢酶pds及vigs技术体系在其他作物中的应用提供了参考。
1.山豆根八氢番茄红素脱氢酶基因stpds,其核苷酸序列如seq id no.1所示。
2.权利要求1所述的山豆根八氢番茄红素脱氢酶基因stpds表达的蛋白,其氨基酸序列如seq id no.2所示。
3.权利要求1所述的山豆根八氢番茄红素脱氢酶基因stpds作为山豆根报告基因的应用。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于:所述应用是通过构建基因stpds的重组载体侵染山豆根植株实现的。
5.根据权利要求4的应用,其特征在于:所述重组载体为病毒载体。
6.根据权利要求5的应用,其特征在于:所述病毒载体为烟草脆裂病毒。
7.根据权利要求3-6任一项所述的应用,其特征在于,步骤为:
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述步骤(2)中特异性片段的序列如seqid no.3所示。
9.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述步骤(3)中注射至红麻叶片的浸润面积>75%整个叶片的面积。
10.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述步骤(3)中暗培养的时间为48小时。
