ERF8基因在延迟植物开花中的应用

本发明属于分子生物学与植物遗传育种。具体涉及乙烯响应因子erf8基因在延迟植物开花、调控开花时间中的应用。

背景技术：

1、开花时间是作物生产中至关重要的农艺性状，开花时间的精准调控在农业与园艺领域具有重大经济价值：

2、（1）延长营养生长期、提高生物量：推迟开花可延长营养生长阶段，增加莲座叶数目与生物量积累。例如，毛竹pesvp基因转化拟南芥后表现明显晚花、莲座叶数目增加；已有专利明确利用延迟开花“持续诱导农业植物营养生长，从而增加有用部位产量”。

3、（2）躲避逆境胁迫：晚花性状可帮助植物规避花期遭遇的干旱、高温等不利环境，提高稳产性。

4、（3）观赏植物花期延长：调控开花时间的转录因子可用于培育花期更长的观赏植物，提升观赏与经济价值。

5、（4）育种周期调控：通过基因工程精准调控开花时间，可缩短传统育种周期，满足不同栽培环境需求。

6、开花是植物从营养生长向生殖生长转变的关键过程。开花时间受外源信号（光周期、温度）与内源信号（年龄、激素水平）整合调控，已阐明的主要通路包括：光周期途径（co/ft）、赤霉素（ga）途径（della抑制lfy/soc1）、乙烯途径（ein3/eil1→erf1抑制ft）、自主途径与春化途径（flc）。尽管花期调控已有深入研究，仍有大量调控因子及机制未被解析。值得注意的是，近年研究明确指出，利用组织特异启动子与条件调控来实现开花时间的精准调控，是避免组成型表达多效性副作用、优化产量性状的重要策略。

7、现有开花时间调控技术的不足：

8、（1）调控手段单一：现有技术多通过组成型启动子（如35s）驱动基因过表达，缺乏时空特异性，可能带来非靶向副作用；

9、（2）调控方向单一：多数基因专利集中于促进开花或延迟开花的单向调控，能实现精准、可控晚花调控的基因资源仍有限；

10、（3）遗传资源有限：现有开花调控基因集中在少数已知通路（ft、soc1、svp等），新调控基因与机制的发现仍是迫切需求；

11、（4）启动子层面的调控未充分开发：现有技术多关注编码区操作，对“特定启动子驱动表达导致开花时间改变”的研究较少；启动子层面的调控有望提供更精细、更具组织特异性的调控方式。

12、erf8（ethylene response factor 8），基因座at1g53170（位于1号染色体，单外显子），编码含单个ap2结构域的转录因子（185氨基酸），属于erf/ap2超家族erf亚家族b-1，具有转录抑制因子活性。

13、（1）aba信号与免疫的双重功能：erf8是aba诱导的转录抑制子，参与aba信号传导、正调控植物免疫，且是免疫相关激酶mpk4/mpk11的直接底物。

14、（2）叶片衰老调控：erf4与erf8均为叶片衰老的正调控因子。

15、（3）光诱导的花青素合成：另有研究提示erf4/erf8参与光照诱导的花青素合成调控。

16、迄今为止，所有公开文献均未报道erf8参与开花时间调控；erf8基因的官方功能注释仅涉及“乙烯介导的信号通路、转录调控”，与开花时间调控无任何关联。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题为：如何提供一种调控植物开花时间的方法。

2、本发明的技术方案为：一种调控植物开花时间或/和莲座叶数目的方法，利用12s启动子驱动erf8基因在植物中表达，使植物的开花时间晚于相应野生型植物或/和使植物的莲座叶数目增加。

3、进一步地，所述erf8基因为拟南芥erf8基因，其蛋白由185个氨基酸组成，氨基酸序列如seq id no.2所示。

4、进一步地，所述erf8基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

5、进一步地，所述12s启动子的核苷酸序列如seq id no.3所示。

6、进一步地，所述植物为拟南芥或其他植物，比如：油菜、水稻、玉米、小麦、番茄或蔬菜、观赏植物。

7、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

8、（1）显著且稳定的晚花表型：两个独立的12s-erf8转基因株系（#1、#2）在独立批次实验中莲座叶数目稳定增加：

9、12s-erf8#1：从播种到抽薹耗时34.33 ± 1.37天（较col-0 19.17 ± 2.93天延迟15.17天，p < 0.001），抽薹时莲座叶数目为21.80 ± 1.92片（较col-0 14.80 ± 1.30片增加7.00片，p < 0.001）；

10、12s-erf8#2：从播种到抽薹耗时42.50 ± 2.43天（较col-0延迟23.33天，p<0.001），抽薹时莲座叶数目为26.80 ± 1.48片（较col-0增加12.00片，p< 0.001）。

11、（2）意料不到的技术效果：本发明通过六种材料的系统对比证明——启动子区t-dna插入导致的erf8超表达（erf8插入株系，表达量12.6×）不表现晚花（抽薹天数17.17天vs col-0 19.17天，p=0.166；莲座叶12.80片 vs col-0 14.80片，p=0.042，反而略减）；35s组成型启动子驱动的erf8过表达（35s-erf8#1、#2，表达量35.8×/52.6×）不表现晚花（抽薹天数与col-0无显著差异，p=0.629/0.924；莲座与col-0无显著差异，p=0.29/0.11）；12s启动子驱动的erf8过表达（12s-erf8#1、#2，表达量142.6×/91.9×）显著晚花（p<0.001）。

12、三种erf8超表达方式中，仅12s启动子驱动表达产生晚花。若晚花表型是“erf8超表达”的必然结果，则erf8株系（12.6×）与35s-erf8株系（35.8×/52.6×，其中#2表达量已接近12s-erf8#2的60%）均应当表现晚花；事实并非如此。而且12s-erf8#2（91.9×）的表达量低于12s-erf8#1（142.6×），晚花表型反而更强，进一步排除“剂量效应”假说。这种“特定启动子（12s）→特定基因→特定表型”的关联，是本领域技术人员依据现有技术无法预期的，构成突出的实质性特点与“意料不到的技术效果”。

13、（3）属于选择发明：本发明从erf8基因众多可能的表达/调控方式中，选择了“12s启动子驱动表达”这一特定方式，并发现其独特的、有益的晚花效果；该选择及其效果在现有技术中没有任何启示，因而具备创造性。

14、（4）应用价值：可应用于作物生育期调控（延长营养生长期、提高生物量）、躲避花期逆境（提高稳产性）、观赏植物花期延长（提升经济价值）及分子育种（提供新的晚花基因资源与工具）。

1.一种调控植物开花时间或/和莲座叶数目的方法，其特征在于，利用12s启动子驱动erf8基因在植物中表达，使植物的开花时间晚于相应野生型植物或/和使植物的莲座叶数目增加。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述erf8基因为拟南芥erf8基因，其蛋白由185个氨基酸组成，氨基酸序列如seq id no.2所示。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述erf8基因的核苷酸序列如seq idno.1所示。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述12s启动子的核苷酸序列如seq idno.3所示。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述植物为拟南芥。