本發(fā)明涉及生物，尤其涉及一種鐵皮石斛中在重力和微重力下參與淀粉合成和花青苷積累的wrky(wrky?transcription?factor)基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在重力條件下，在園林綠化及盆景材料中，葉色與花色相互交輝，有著同等重要的地位，在某種程度上葉色具有更高的觀賞價(jià)值。人們?cè)絹?lái)越重視和關(guān)注葉色新品種的培育。蘭科石斛屬植物觀賞價(jià)值極高，其葉色和花色是重要的觀賞性狀，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)都備受喜愛。鐵皮石斛(dendrobium?catenatum)為蘭科石斛屬多年生草本藥食同源植物，被尊為中華九大仙草之首，素有“藥中黃金”之美稱，淀粉作為鐵皮石斛葉片的主要光合產(chǎn)物，其代謝過(guò)程的調(diào)控對(duì)鐵皮石斛產(chǎn)量和品質(zhì)形成都起著重要作用。隨著航天事業(yè)進(jìn)入深空探測(cè)階段，航天員將長(zhǎng)期離開地球在微重力條件下生活，解決建立空間生命保障系統(tǒng)的科學(xué)問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫，高等植物的生長(zhǎng)發(fā)育具有舉足輕重的地位。許多在空間環(huán)境中的試驗(yàn)表明，微重力通過(guò)影響植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)而影響植物在空間的產(chǎn)量，植物無(wú)論是在個(gè)體水平還是細(xì)胞水平都受到空間微重力環(huán)境的影響。植物感受重力的“淀粉-平衡石”假說(shuō)認(rèn)為在重力條件下植物體內(nèi)的淀粉可以感受重力，這一物理現(xiàn)象近期有了相應(yīng)的分子水平解釋。但在微重力條件下植物體內(nèi)的淀粉如何感受重力的分子機(jī)制未見報(bào)道。眾所周知，淀粉是植物生長(zhǎng)發(fā)育的根本，鐵皮石斛可以給宇航員提供食物和藥物來(lái)源，微重力下對(duì)鐵皮石斛淀粉的研究意義非凡；此外，鐵皮石斛是兼性cam植物，在沒(méi)有光的情況下可以通過(guò)蘋果酸代謝將空間站中二氧化碳固定下來(lái)，有光時(shí)可以產(chǎn)生氧氣供宇航員使用，不跟宇航員爭(zhēng)奪氧氣，經(jīng)濟(jì)節(jié)能，在模擬微重力這一獨(dú)特環(huán)境的研究中兼容性更強(qiáng)；空間站中提供植物生長(zhǎng)的設(shè)備空間彌足珍貴，鐵皮石斛的植株矮小，在有限的空間站中研究較為方便；不可忽視的是鐵皮石斛的花和葉子還具有觀賞價(jià)值，可以調(diào)節(jié)宇航員的身心健康。可見鐵皮石斛是研究微重力條件下科學(xué)問(wèn)題的首選材料。因此，研究模擬微重力條件下，鐵皮石斛淀粉和葉色形成和調(diào)控的分子機(jī)制是非常重要的。在模擬微重力下鐵皮石斛淀粉和葉色研究成果未來(lái)還可以應(yīng)用在重力條件下的研究，為選育在模擬微重力和重力下具有多變?nèi)~色且高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的鐵皮石斛新品種提供理論支持和基因資源。

2、但是，長(zhǎng)期以來(lái)鐵皮石斛的育種模式主要以品種間雜交為主，在育種過(guò)程中隨機(jī)性和盲目性較高，通常要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力經(jīng)過(guò)多代的選育才能得到理想中的品種。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)的靶向分子育種技術(shù)在農(nóng)作物和園藝花卉得到了廣泛的運(yùn)用。所述分子育種通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)將控制相關(guān)表型性狀的基因在目標(biāo)植物中敲除，從而使植物丟失相應(yīng)的表型，最終得到理想的品種。因此，篩選控制相關(guān)表型性狀的關(guān)鍵基因是分子育種的前提基礎(chǔ)和重要資源。

3、花青苷(anthocyanin)作為類黃酮中最重要的顯色物質(zhì)，是花青素經(jīng)羥基化、甲氧基化、糖基化和酰基化等一系列修飾后形成的穩(wěn)定化合物，可以控制葉色的變化，使植物呈現(xiàn)五彩繽紛的色彩。目前，花青苷的合成途徑已被研究的較為清晰，具有高度保守性，其調(diào)控機(jī)制也在許多模式和非模式植物中得到了報(bào)道。此外，淀粉的合成是在許多質(zhì)體定位相關(guān)酶的協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)的，在很多模式和非模式植物中淀粉合成途徑已有報(bào)道。

4、在重力下，盡管花青苷和淀粉合成途徑已在多種植物中被證實(shí)參與花青苷的積累和淀粉的合成，但研究多集中在模式植物或農(nóng)作物上，對(duì)于具有觀賞性的藥食同源花卉的研究卻相對(duì)匱乏，尤其是在鐵皮石斛中更是鮮有報(bào)道。鐵皮石斛淀粉代謝相關(guān)的基礎(chǔ)研究還相對(duì)滯后，其基因組中的淀粉代謝相關(guān)的基因尚未得到鑒定，并且這些淀粉代謝基因的表達(dá)是否具有協(xié)同性以及這些基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控還是未知的。與此同時(shí)，在微重力條件下對(duì)于植物花青苷的合成途徑和淀粉合成途徑的研究仍是空白。

5、因此，補(bǔ)充wrky基因在鐵皮石斛中在重力和微重力下促進(jìn)淀粉合成和花青苷積累所發(fā)揮的作用，是未來(lái)鐵皮石斛葉色、產(chǎn)量和品質(zhì)分子改良育種的重要基礎(chǔ)和前提。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一個(gè)鐵皮石斛中在重力和微重力下參與淀粉合成和花青苷積累的wrky基因及其應(yīng)用，來(lái)完善鐵皮石斛中控制葉片淀粉合成和花青苷積累通路的完整性。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明的鐵皮石斛中在重力和微重力下參與淀粉合成和花青苷積累的wrky基因，從鐵皮石斛(dendrobium?catenatum)中分離和鑒定出一個(gè)在重力和微重力下參與淀粉合成和花青苷積累的wrky基因，該基因的cds序列為：

4、atgacgatgtatctgcatttgatgactggttgccttcaagtatcagcccaaaaacacttttttcagacgattcatcgcaaaaaacaaacgatggttctctatcagagccaagaaagccaggagttgttgtcaatgatagtaaccaagattgtgcgactggaatccaggtttcagaagaatattcgacagaattgaacacctataatgtgccaaaatccagcactcgaggtgcattgtctaagagaattgctggaagagctggctttggaaatttaacccttgatacatcacagatcaggaaaactagctttgattccccatccacaaatgatcgctcccctttaattaccattcctccgggtttaagtccaacaatgctgctcgattcgccaaatttggtttctaattctctgattgagcaatttcggtctactgacaagatggactgcatggtgtgtgataatattggagctgctattaatggtgacaatatagatcatgccactgaagatattgatcctccattaccttcctttaagctgcctctgttgcctttttcatgtgcagaatcaacgccagcattgagtatccatcctcagcagcccaatcctcaagatgggttttccaccttgtctaaagaaaagggttccactgacacattgaattctaacctcaatagcaatcatgtccctattcttgatgaccctcaagaaggtgacgatggtccaaaaggagaattcacttctgcttttcttgttgctccaaccaaggatggttacaactggcgcaagtatggtcaaaagcaggtgaagggtagcgaatttccgcgaagctactacaaatgtacctatccaaattgtgaggtgaagaagaaggtggagctctctcaggatggccatgccacagagataatctacaagggaactcataaccatttgaaatcttccatcccattatctcactctggtaatgacttgcagattgatgaactggatcctaaccaatatgcttctgttcctatcgaacaatgcgagcaatcaagtccttacgctgaaactccagatggtgcagacgcttcatcatttctttcaaatgatgatgaggatgaacaggaaactaatggaagtgcatctccggatcgcgagagcgatggagatgaaactgaatcaaaaagaaggaagctagatgcttgtgcgcttgaaatgaatgcagcttctagagcagttcgtgaggcgagagttgtagttcagacaaccagtgagattgatatacttgatgatggatatcgctggcgcaaatatgggcagaaggtggttaaaggaaatccaaatcctaggagttattataagtgcaccaatccaggctgcaaagttcgcaaacatgtggaacgagcagcatatgatgtcaaatcagtgatcacaacctatgaaggaaagcacagccatgtagttccaacagcaagaactagtaatcaagcaagctcgtccaccgcctctatcatcactaccgcagcatcaccttcttcctgccttcttcagaaaaaagctgaagccgctagaatggctgattgtttaggcaggtttgatactccagcacctcttgggccttttggcctacccagcagagatcaacagttaggaccagcagtccccaatttctcttatgcaagagcacttcaaggcttcaatccaaatgttgccatggctggcttgggaaaccagacattcaaaatgtcggttctccctccacttcctgcttatatgtcacagaatcacccgggtactgtaggctacgtggtgcaaacaattatggctaaggaagaacctgcagtgaactccagaccgccggttcccggtaatttgtcggtctaccattcactctctagacggcctatgggaccttag。

5、上述的鐵皮石斛中在重力和微重力下參與淀粉合成和花青苷積累的wrky基因的應(yīng)用，通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)靶向調(diào)控，進(jìn)行轉(zhuǎn)基因育種。

6、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的鐵皮石斛中在重力和微重力下參與淀粉合成和花青苷積累的wrky基因，其功能通過(guò)在鐵皮石斛葉片中病毒誘導(dǎo)的基因沉默(vigs)技術(shù)得到了驗(yàn)證，其能夠參與淀粉的合成和花青苷積累。在鐵皮石斛中，通過(guò)靶向沉默目標(biāo)基因，可以明顯提高淀粉和花青苷在鐵皮石斛葉片中的積累。因此，這一個(gè)wrky基因能夠豐富和完善在重力和微重力下鐵皮石斛葉片高淀粉含量和葉片紅色性狀的轉(zhuǎn)基因材料庫(kù)，為未來(lái)培育在重力和微重力下高品質(zhì)鐵皮石斛和鐵皮石斛紅色性狀葉片的分子育種提供了有力支持。

7、序列表

8、wrky基因—dcawrky2(007186)的cds序列。