一种通过诱导植物白化提高其发光强度的方法与流程

本发明涉及植物基因工程技术，特别地涉及一种通过诱导植物白化提高其发光强度的方法。

背景技术：

1、生物发光烟草是合成生物学领域的重要研究方向，其通过基因工程技术将生物发光通路导入烟草基因组，使烟草能够自主发射可见光，在夜间照明、景观装饰、环境监测等领域具有巨大的应用潜力。目前，基于真菌的自发光系统已成功应用于烟草，该系统以烟草内源咖啡酸为底物，通过连续酶促反应产生波长约520nm的绿光，无需外源添加底物，可实现持续稳定的生物发光。

2、然而，现有发光烟草的最大瓶颈是发光亮度极低，无法满足实际应用需求。为解决这一问题，现有技术主要通过优化发光通路元件、提高底物合成效率、增强发光酶表达量等方式提升亮度，但亮度提升幅度通常不超过10倍，无法实现量级突破。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种提高自发光植物、植物组织或者细胞发光强度的方法，包括：使植物组织或细胞中叶绿素或类胡萝卜素含量减少，或者叶绿素或类胡萝卜素功能受损，或者使植物组织白化。

2、如上所述的方法，所述使植物组织或细胞叶绿素或类胡萝卜素含量减少，或者叶绿素或类胡萝卜素功能受损的方法选自以下组中的一者或多者：基因编辑、化学诱变、物理诱变。

3、如上所述的方法，通过基因编辑方法使植物叶绿素、类胡萝卜素或其前体合成相关基因被敲除、敲减、沉默或者使植物叶绿素合成相关基因部分功能缺失；优选地，基因编辑的方法选自crispr/cas、rnai、锌指核糖核酸酶技术、talen；优选地，基因编辑的方法选自crispr/cas9技术。

4、如上所述的方法，其中，所述植物叶绿素合成相关基因选自chl1、chld、chlh、pds、ws1a 、cla、pifs、hy5、bzr1、ein3、glk1、glk2、gata、cga1/gnl、cpsrp43 、morf2、ygl1、dvr、fgl、ppr相关基因、psy1中的一者或者多者。

5、如上所述的方法，其中，所述化学诱变方法包括向植物施用抑制植物叶绿素和/或类胡萝卜素或其前体合成的试剂；优选地，所述试剂选自以下试剂中的一者或多者：达草灭、草甘膦、5-氨基乙酰丙酸（ala）类似物。

6、如上所述的方法，所述试剂的施用浓度为0.08-1.0‌μ‌m；优选地，浓度为0.1-0.8‌μ‌m。

7、如上所述的方法，其中，所述物理诱变方法包括通过强光、紫外光和/或激光照射植物组织形成局部白化斑。

8、如上所述的方法，其中，所述强光为900-1800 μmol/m2/s的光，照射时间为0.5-3h；优选地，所述强光为1500 μmol/m2/s的光，照射时间为1h；所述紫外光波长为100-400nm，照射时间为1.5-3h；优选地，所述紫外光波长为1300 nm，照射时间为2h；所述激光的波长为400-580 nm，功率为8-30 mw，照射时间为30s-5min；优选地，所述激光的波长为532nm，功率为15 mw，照射时间为60s。

9、如上所述的方法，所述自发光植物中整合fbp系统相关基因；优选地，所述fbp系统相关基因包括luz、h3h、cph、hisps或者pks、或者以上一者或多者的替换基因；优选地，所述fbp系统中包括不少于1种luz。

10、一种根据如上任一所述方法制备的自发光强度增强的植物、植物组织、种质资源或者细胞。

11、本发明提供了一种定向诱导烟草白化以提高生物发光亮度的方法，通过不同技术路径定向诱导烟草叶片出现部分白化，使叶绿素部分突变或叶绿素功能降低，结合生物发光系统实现发光亮度提升。

1.一种提高自发光植物、植物组织或者细胞发光强度的方法，包括：使植物组织或细胞中叶绿素或类胡萝卜素含量减少，或者叶绿素或类胡萝卜素功能受损，或者使植物组织白化。

2.根据权利要求1所述的方法，所述使植物组织或细胞叶绿素或类胡萝卜素含量减少，或者叶绿素或类胡萝卜素功能受损的方法选自以下组中的一者或多者：基因编辑、化学诱变、物理诱变。

3.根据权利要求2所述的方法，通过基因编辑方法使植物叶绿素、类胡萝卜素或其前体合成相关基因被敲除、敲减、沉默或者使植物叶绿素合成相关基因部分功能缺失；优选地，基因编辑的方法选自crispr/cas、rnai、锌指核糖核酸酶技术、talen；优选地，基因编辑的方法选自crispr/cas9技术。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述植物叶绿素合成相关基因选自一下基因中的一者或多者：chl1、chld、chlh、pds、ws1a 、cla、pifs、hy5、bzr1、ein3、glk1、glk2、gata、cga1/gnl、cpsrp43 、morf2、ygl1、dvr、fgl、ppr相关基因、psy1。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述化学诱变方法包括向植物施用抑制植物叶绿素和/或类胡萝卜素或其前体合成的试剂；优选地，所述试剂选自以下试剂中的一者或多者：达草灭、草甘膦、5-氨基乙酰丙酸（ala）类似物。

6.根据权利要求5所述的方法，所述试剂的施用浓度为0.08-1.0‌μ‌m；优选地，浓度为0.1-0.8‌μ‌m。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述物理诱变方法包括通过强光、紫外光和/或激光照射植物组织形成局部白化斑。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，

9.根据权利要求1所述的方法，所述自发光植物中整合fbp系统相关基因；优选地，所述fbp系统相关基因包括luz、h3h、cph、hisps或者pks、或者以上一者或多者的替换基因；优选地，所述fbp系统中包括不少于1种luz。

10.一种根据权利要求1-9任一所述方法制备的自发光强度增强的植物、植物组织、种质资源或者细胞。