PLC2基因在调控蓖麻生长发育中的应用

本发明涉及植物基因工程，特别是涉及plc2基因在调控蓖麻生长发育中的应用。

背景技术：

1、蓖麻(ricimus communis l.)，别名大麻子、老麻子、草麻，大戟科、蓖麻属一年生或多年生草本植物、亦可长成多年生灌木或小乔木，常见于热带或南方地区。蓖麻具有极高的综合利用价值，彩色蓖麻全株可供观赏；蓖麻的根可入药，有祛风活血、止痛镇静的作用；蓖麻的茎秆可制作新闻纸和卷烟纸等，茎秆纤维可用作麻纺编织；蓖麻的叶可消肿拔毒止痒、饲养蓖麻蚕、制作农药；蓖麻的花期较长，适宜养蜂；蓖麻的种子榨油后可以得到饼粕，饼粕可用作饲料、肥料，酿制酱油，生产蛋白质粉和氨基酸粉，制备生物农药，提取肌醇、植酸钙、色素、黄酮等。此外，蓖麻碱通过拒食作用、胃毒作用、触杀作用、驱避作用或生长发育抑制作用对多种蔬菜害虫具有一定的杀虫活性，因此，蓖麻作为生物农药也具有独特的优势，发展前景十分广阔。总之，随着科学技术的发展，蓖麻的经济价值和使用价值皆登上了黄金时代。

2、磷脂酶c(plc)是重要的调节酶，参与多种脂质和ca2+依赖性信号传导途径。在动物中，plc选择性催化磷酸二酯键甘油一侧的磷脂酰肌醇-4，5-双磷酸酯(pip2)的水解。植物plc基因主要参与细胞的生长与分化、激素信号转导、应答生物和非生物胁迫及调节极性生长等过程，ca2+离子在各种信号转导途径中作为第二信使发挥重要作用。但是，目前关于plc基因对蓖麻性状发育的研究甚少。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供plc2基因在调控蓖麻生长发育中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，本发明证实plc2基因过表达促进蓖麻生长发育，可应用于蓖麻的基因工程遗传育种中，在培育优良性状蓖麻品种中具有重要的利用价值。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供plc2基因在如下任一项中的应用：

4、(1)在调控蓖麻株高中的应用；

5、(2)在调控蓖麻种子质量中的应用；

6、(3)在调控蓖麻花粉活力中的应用；

7、(4)在调控蓖麻开花期中的应用；

8、(5)在调控蓖麻蒴果质量中的应用；

9、所述plc2基因的参考序列在ncbi的登录号为xm_025158535.2。

10、本发明还提供plc2基因编码的蛋白在如下任一项中的应用：

11、(1)在调控蓖麻株高中的应用；

12、(2)在调控蓖麻种子质量中的应用；

13、(3)在调控蓖麻花粉活力中的应用；

14、(4)在调控蓖麻开花期中的应用；

15、(5)在调控蓖麻蒴果质量中的应用；

16、所述plc2基因的参考序列在ncbi的登录号为xm_025158535.2。

17、本发明还提供包含plc2基因的重组载体在如下任一项中的应用：

18、(1)在调控蓖麻株高中的应用；

19、(2)在调控蓖麻种子质量中的应用；

20、(3)在调控蓖麻花粉活力中的应用；

21、(4)在调控蓖麻开花期中的应用；

22、(5)在调控蓖麻蒴果质量中的应用；

23、所述plc2基因的参考序列在ncbi的登录号为xm_025158535.2。

24、本发明还提供包含所述重组载体的重组菌在如下任一项中的应用：

25、(1)在调控蓖麻株高中的应用；

26、(2)在调控蓖麻种子质量中的应用；

27、(3)在调控蓖麻花粉活力中的应用；

28、(4)在调控蓖麻开花期中的应用；

29、(5)在调控蓖麻蒴果质量中的应用。

30、进一步地，通过过表达plc2基因，使蓖麻株高变矮，茎节数减少，雄花和雌花数量增多，开花期提前，以及提高蓖麻花粉活力、种子和蒴果质量。

31、进一步地，过表达plc2基因，调控plc6基因的表达量显著下调，plc2m、plc2n和plc4基因的表达量显著上调，使蓖麻株高变矮，茎节数减少，雄花和雌花数量增多，开花期提前，以及提高蓖麻花粉活力、种子和蒴果质量。

32、本发明还提供一种促进蓖麻生长发育的方法，包括上调plc2基因的表达量的步骤；

33、所述plc2基因的参考序列在ncbi的登录号为xm_025158535.2。

34、进一步地，将plc2基因插入过表达载体，转入蓖麻受体材料，以提高蓖麻的花粉活力和萌发率、种子和蒴果质量，增加雄花和雌花数量，以及促进蓖麻提前开花。

35、本发明公开了以下技术效果：

36、本发明将plc2基因在蓖麻中进行同源过表达和基因编辑，分别观察过表达突变型植株和基因编辑突变型植株与野生型植株的表型差异，确定plc2基因对蓖麻雌性系发育的影响，结果如下：过表达突变型植株g2与同种花序类型野生型植株wt相比，株高较矮，叶片脱落较快，主茎穗较长且开花提前，雌蕊与雄蕊数量均增多，且雌蕊柱头变长，果实和种子更饱满、光泽度更高，成熟种子萌发率更高；而plc2基因编辑突变型植株q2-1、q2-2与同种花序类型野生型wt相比，主茎穗较野生型短，且开花延迟，雌蕊与雄蕊数量均减少，雌花柱头均变短，开花后雄花的花粉生物活力降低，花序发育后期，果实的成熟率较低，种子光泽度降低，籽粒不饱满，成熟种子萌发率也较低。rt-qpcr结果表明，当plc2基因过表达时，plc6的表达量显著下调，plc2m、plc2n、plc4的表达量均显著上调，plc4x2基因的表达量变化不显著。

37、上述结果表明，本发明提供的plc2基因可应用于蓖麻的基因工程遗传育种中，在培育优良性状蓖麻品种中具有重要的利用价值。

技术特征：

1.plc2基因在如下任一项中的应用：

2.plc2基因编码的蛋白在如下任一项中的应用：

3.包含plc2基因的重组载体在如下任一项中的应用：

4.包含权利要求3中所述重组载体的重组菌在如下任一项中的应用：

5.根据权利要求1-4任一项所述的应用，其特征在于，通过过表达plc2基因，使蓖麻株高变矮，茎节数减少，雄花和雌花数量增多，开花期提前，以及提高蓖麻花粉活力、种子和蒴果质量。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，过表达plc2基因，调控plc6基因的表达量显著下调，plc2m、plc2n和plc4基因的表达量显著上调，使蓖麻株高变矮，茎节数减少，雄花和雌花数量增多，开花期提前，以及提高蓖麻花粉活力、种子和蒴果质量。

7.一种促进蓖麻生长发育的方法，其特征在于，包括上调plc2基因的表达量的步骤；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将plc2基因插入过表达载体，转入蓖麻受体材料，以提高蓖麻的花粉活力和萌发率、种子和蒴果质量，增加雄花和雌花数量，以及促进蓖麻提前开花。

技术总结本发明公开了PLC2基因在调控蓖麻生长发育中的应用，属于植物基因工程技术领域，本发明公开了PLC2基因在调控蓖麻株高、种子质量、花粉活力、开花期或蒴果中的应用。本发明证实PLC2基因过表达突变型植株与野生型植株相比，株高较矮，叶片脱落较快，主茎穗较长且开花提前，雌蕊与雄蕊数量均增多，且雌蕊柱头变长，果实和种子更饱满、光泽度更高，成熟种子萌发率更高。表明PLC2基因可应用于蓖麻的基因工程遗传育种中，在培育优良性状蓖麻品种中具有重要的利用价值。技术研发人员：黄凤兰,罗蕊,王志妍,李国瑞,狄建军,赵华洋,王成,何智彪,包春光,乔文杰,仇鸿翔,张晓华,赵永,彭木,常如慧,赵慧博,梁啸天,温琦,王超,杨宏伟,文艳鹏,尹明达,户雪妹,苏志敏,李明静,顾晓慧,李茹鑫受保护的技术使用者：内蒙古民族大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2