CN116286944A - 组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因在调控番茄果实成熟中的应用 - Google Patents

组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因在调控番茄果实成熟中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因在调控番茄果实成熟中的应用。所述SlJMJ10基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明首次鉴定了番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10基因的功能，SlJMJ10定位于细胞核，该基因在番茄多个组织器官中均有表达，且在番茄果实中特异性高表达。将该基因在番茄中过表达，抑制果实成熟，进一步利用CRISPR‑Cas9技术将该基因敲除，促进果实成熟。因此，SlJMJ10基因可以调控果实成熟时间，为改良果实品质、延长贮藏保鲜时间提供理论依据，具有重要的理论意义和应用价值。

Description

组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因在调控番茄果实成 熟中的应用
技术领域：
本发明属于生物技术领域，具体涉及组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因在调控番茄果实成熟中的应用。
背景技术：
果实品质在成熟过程中形成，但过度成熟后的衰老常导致果实重大损失。衰老不仅降低了果实的采后品质，也导致果实抗病性降低，加速了果实采后腐烂发生。当前限制水果保鲜关键新技术研究与开发的最主要因素是对果实成熟衰老和品质劣变相关的关键基础理论仍缺乏深层次的认识。因此，加强果实成熟调控的基础理论研究，揭示果实成熟的调控机制，不仅能够在理论上认知植物发育的重要阶段，而且能够为改良果实品质、延长贮藏保鲜时间提供理论依据，具有重要的理论意义和应用价值。
发明内容：
本发明的目的是提供一种番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ0及其编码基因在调控番茄果实成熟中的应用。
本发明的第一个目的是提供番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10或其编码基因-SlJMJ10基因在调控番茄果实成熟或番茄遗传育种中的应用；
所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQ IDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列；
所述的SlJMJ10基因是编码番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的基因，或核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；或为如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸，且能编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。
本发明的第二个目的是提供调控植物番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10活性的物质或调控植物番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10含量的物质在A1)-A4)任一种中的应用：
A1)调控果实成熟的时间；
A2)培育果实早熟或晚熟的植物；
A3)制备延缓或促进果实成熟的产品；
A4)延缓或促进植物果实成熟；
所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQ IDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列。
优选，所述的调控植物番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10含量或活性的物质为下述B1)至B9)中的任一种：
B1)编码所述番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的核酸分子；
B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体或含有B2)所述表达盒的重组载体；
B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、含有B2)所述表达盒的重组微生物或含有B3)所述重组载体的重组微生物；
B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；
B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；
B8)抑制番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因表达的核酸分子；
B9)含有B8)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因植物细胞系。
本发明的第三个目的是提供一种促进番茄果实成熟的方法，包括：降低受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的活性、降低受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的含量、抑制受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因的表达或敲除受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因，得到与所述受体植物相比果实成熟提前的目的植物，实现果实的早熟；
所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQ IDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列。
优选，所述的敲除受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因是通过CRISPR-Cas9技术在番茄果实中敲除SlJMJ10基因，所述的SlJMJ10基因的核苷酸序列如SEQID NO.1所示。
进一步优选是在SlJMJ10基因序列的外显子处设计sgRNA，连接至pPTG-sgRNA-Cas9-AtU6-1载体，构建pPTG-SlJMJ10重组载体，将所述pPTG-SlJMJ10重组载体转化入农杆菌中，通过农杆菌介导的番茄外植体转化方法获得敲除SlJMJ10基因的番茄植株。
本发明的第四个目的是提供一种延迟番茄果实成熟的方法，包括：促进受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的活性、提高受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的含量、促进受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因的表达，得到与所述受体植物相比果实成熟延迟的目的植物，实现果实的晚熟；
所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQ IDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列。
优选，将SlJMJ10基因连接至pBI-GFP载体，获得pBI-SlJMJ10-GFP重组载体，将所述pBI-SlJMJ10-GFP重组载体转化入农杆菌中，通过农杆菌介导的番茄外植体转化方法获得过表达SlJMJ10基因的番茄植株，所述的SlJMJ10基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
本发明具有如下有益效果：
本发明首次公开了番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10基因的核苷酸、编码氨基酸序列，研究了其在调控果实成熟中的作用。并采用转基因的方法在番茄中过表达和敲除SlJMJ10基因，研究了SlJMJ10基因对果实成熟的影响。
本发明首次验证番茄SlJMJ10基因功能，该基因在番茄多个组织器官中均有表达，参与调控番茄果实成熟进程。亚细胞定位分析表明该基因定位于细胞核。将该基因在番茄果实中过表达，发现其延缓番茄果实成熟进程。进一步利用CRISPR-Cas9技术将该基因敲除，发现其促进果实成熟。本发明揭示了番茄SlJMJ10在调控果实成熟方面的功能特征，为进一步理解组蛋白去甲基化酶在果实成熟调控中的作用提供理论基础，为番茄果实品质培育提供了潜在有价值的基因资源及重要指导意义。
附图说明：
图1是番茄果实不同组织和果实发育时期SlJMJ10基因表达水平。MG：绿熟期；BR：破色期；B+3：破色后3天；B+5：破色后5天；B+7：破色后7天；番茄ACTIN为内参基因。
图2是SlJMJ10过表达番茄植株的构建。(a)过表达SlJMJ10-GFP融合蛋白载体构建示意图。(b)SlJMJ10过表达和野生型果实中SlJMJ10基因的表达水平及SlJMJ10-GFP蛋白的表达情况，ACTIN作为内参，野生型AC作为对照。
图3是SlJMJ10敲除番茄植株的构建。(a)构建和鉴定sljmj10突变体。设计SlJMJ10基因座的CRISPR-Cas9靶点，通过测序分析验证sljmj10-100，sljmj10-319，sljmj10-328的突变位点。(b)sljmj10-100，sljmj10-319，sljmj10-328突变体的蛋白翻译情况。
图4是在番茄中过表达或敲除SlJMJ10对果实成熟的影响。(a)WT、SlJMJ10-OE-25、SlJMJ10-OE-29、sljmj10-100和sljmj10-319在果实成熟过程中的表型图片。(b)WT、SlJMJ10-OE-25、SlJMJ10-OE-29、sljmj10-100和sljmj10-319果实在45和48dpa时的乙烯产生率，其中每组柱子中从左至右分别是WT、SlJMJ10-OE-25、SlJMJ10-OE-29、sljmj10-100和sljmj10-319。(c)WT、SlJMJ10-OE-25、SlJMJ10-OE-29、sljmj10-100和sljmj10-319果实在45dpa、48dpa和52dpa的叶绿素含量，其中每组柱子中从左至右分别是WT、SlJMJ10-OE-25、SlJMJ10-OE-29、sljmj10-100和sljmj10-319。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所使用材料、试剂等如无特殊说明，均可从商业途径获得。
下述实施例中所用仪器、设备等，如无特殊说明，均为本领域常规仪器、设备。
下述实施例中番茄(Solanum lycopersicum Mill.cv.Ailsa-Craig)为AV6纯系，以下简称为野生型番茄，来自本实验室。
实施例1：SlJMJ10在不同组织的基因表达分析
以野生型AC番茄材料，选取番茄根、茎、叶、花和不同发育时期的果皮组织，以番茄ACTIN(Solyc03g078400)为内参基因，研究SlJMJ10基因(其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，蛋白序列如SEQ ID NO.2所示)在各个组织以及不同成熟时期的表达水平。引物序列为SlJMJ10-qPCR-F：TCAGAGTTGGTTATGTGCTA，SlJMJ10-qPCR-R：GGCTTATTCGGTT CCTCAA；Actin-qPCR-F：AAGGATGCGTATGTGGGTG，Actin-qPCR-R：GGGGTGCCTCA GTCAGGAGAACAG。荧光定量结果表明SlJMJ10在根和叶中表达较低，在茎和花中表达较高，随着果实成熟SlJMJ10的表达不断上调(图1)。
实施例2：过表达或敲除SlJMJ10基因载体的构建
根据SlJMJ10基因的cDNA序列设计引物，分别在两端加上BamH1接头，以番茄cDN A为模板扩增，并回收扩增产物。将纯化后的PCR扩增产物用BamH1酶切，再与经同样酶切的pBI121-GFP载体，在DNA连接试剂盒作用下进行连接。将连接产物转化大肠杆菌，得到转化子。提取转化子的质粒进行测序确认，获得重组质粒pBI-SlJMJ10-GFP(即将如SEQ ID NO.1所示的SlJMJ10基因转入pBI-GFP载体中)。pBI-SlJMJ10-GFP重组质粒构建参考文献“Jianget al.Redox regulation of the NOR transcription factor is involved in theregul ation of fruit ripening in tomato,Plant Physiology,2020,183(2):671-685.”中所述方法进行，只是将基因替换为SlJMJ10(核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示)。构建所需接头及扩增引物序列为，JMJ10-PBI-GFP-F:GGGGACTCTAGAGGATCCATGCTGGGTTCCAAGAGCTT G；JMJ10-PBI-GFP-R:CTGACCACCCGGGGATCCAAAAGAAAATCTGAAAACGCC。
在http://crispr.mit.edu/网站上提交SlJMJ10基因第一个外显子序列(ATGCTGGGTTCCAA GAGCTTGTTATTCAAGCAGCAAAAACGAAAGAGAAAAAATGGTAAGATTAAGAAATCGAAGAGAATTTCTGTTTCTGCAAAAGAAGAAACTGTAGCGGAACCATGCCAAATAGCCCCAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAGGAGGAAGGTTTCAGTTTGAAATCTACAGCACAATCAGATTCCTACGGAGTTCAGCCACTTGGGAATCTTTATTTCAACCCATCATCTCATAATTCAAGAAATACTGGTCTAGGTAATCTTCAGACTTTAACTGATGAGCTTGTTCTTGATATTTTAGGTCTTTTGGAAGGTACCCATTTAGGTATTTTGTCAACTGTTAGCAAAGGTTTCTATATTTTCTGTAATCATGAACCCCTTTGGAGGAATCTTGTATTGGAGACTTGTAAAGGTGGGTTTTTGTTTAAGGGGTGTTGGAGGTCTACTTTTATTAGTGCATATAGGCCTTCATTTCCAGTTTTGAGTTTTGGTTTGAAAGTTAGAGACTTTTATTCTGATTACTTGTTTCAGAGTTGGTTATGTGCTAATCTTGAAATGAAACCTGAATGGCTAGAGAGGGATAATATAGTGAGGAGGAAAGGGATTTCTCTTGATGAGTTTGTGATGGATTTTGAGGAACCGAATAAGCCGGTTTTGTTAGAAGGGTGTTTGGAGAATTGGCCTGGATTGGAGAAATGGAATAGGGATTATCTTGTTAAGAAATGTGGGGATGTGAAATTTTCTGTTGGGCCGGTGGAAATGAAACTTGAAGACTACTTTAAGTACTCTGATCAAGTGAGGGAAGAAAGGCCCTTGTATTTGTTTGACCCAAAGTTTGCGGAGAAAATTCCTCAATTAGGAAAGGATTATGATGTCCCAATGTACTTCAATGAGGATTTGTTTAGTGTTTTGGGTAATGAGAGGCCAGATTATAGGTGGATTATAATTGGACCTGCAGGGTCTGGCTCGTCATTTCACATCGATCCAAATTCTACCTCTGCTTGGAATGCGGTAACCAAAGGATCCAAGAAATGGATATTATTTCCCCCGGATGTGGTGCCACCAGGGGTTCATCCAAGCCCTGACGGTGCAGAAGTAGCAAGTCCTGTTTCAATCATAGAATGGTTCATGAACTTTTACAACGCAACCAAGAATTGGAAAAAGAGACCTATCGAATGTATCTGCAAGGCGGGTGAAGTTATTTTTGTACCTAATGGATGGTGGCATTTGGTCATCAATTTAGAGGATTCAATTGCCATTACACAGAACTTCGTTAGCAG)，根据网站综合评估选择两条sgRNA作为靶点(ACAGCACAATCAGATTCCTACGG；TCTGTAATCATGAACCC CTTTGG)，以质粒pHLW-sgRNA-tRNA-HF为模板，以SlJMJ10-PTG-Cas9-F和SlJMJ10-PT G-Cas9-R为引物进行PCR扩增，回收并纯化得到两端带有BsaI酶切位点、同时含有两个靶标序列的片段，然后将上述片段与载体pPTG-sgRNA-Cas9-AtU6-1混合，使用BsaI限制性内切酶和T4 DNA连接酶进行循环酶切连接反应，得到pPTG-SlJMJ10重组载体。载体pHLW-sgRNA-tRNA-HF和pPTG-sgRNA-Cas9-AtU6-1由中国科学院华南植物园刘义飞博士赠送给本专利的申请人。pPTG-SlJMJ10重组载体构建根据文献“Wang et al.Optimizedpaired-sgRN A/Cas9 cloning and expression cassette triggers high-efficiencymultiplex genome editing in kiwifruit.Plant Biotechnology Journal,2018(16):1424–1433.中所述方法进行，只是sgRNA替换为针对SlJMJ10基因第一个外显子序列的sgRNA。构建所用引物序列如下：SlJMJ10-PTG-Cas9-F：GGTCTCTTGCAACAGCACAATCAGATTCCTAGTTTCAGAGCTATGCTGGA；SlJMJ10-PTG-Cas9-R：GGTCTCTAAACAAGGGGTTCATGATTACAGATGCACCAGCCGGG AATCGA。
实施例3：SlJMJ10过表达或敲除番茄植株的获得
将上述的表达载体重组质粒pBI-SlJMJ10-GFP和pPTG-SlJMJ10分别转化至农杆菌菌株GV3101，将转化成功的农杆菌用于下一步实验。将消毒后的番茄种子撒播于MS固体培养基，待其长出两片子叶时，切取0.5×0.5cm2大小的叶片置于铺有一层滤纸的KCMS培养基(4.4g/LMS，30g/L蔗糖，0.09mg/mL VB1，200mM AS，0.2mg/mL 2,4-D，0.1mg/mL KT，6.6g/L琼脂)，在黑暗条件下培养2天(25℃，湿度60％)。将刚开始膨大的叶片外植体转移至包含目的农杆菌的侵染液中孵育8min，期间不断轻轻晃动。侵染结束后将外植体重新平铺于铺有一层滤纸的KCMS培养基上，暗培养2天(25℃，湿度60％)。将共培养的外植体转移T21培养基(4.4g/L MS，30g/L蔗糖，6.6g/L琼脂，200mg/mL Ti，1mg/mL ZT，0.1mg/mL IAA，1mL有机物，75mg/mL卡那霉素)中光照条件(25℃，光暗周期16h/8h,湿度60％)下继代培养7天。每两周继代培养一次。待外植体分化出根后，选择正常生长的番茄幼苗进行炼苗适应培养，然后将其移栽于温室种植。
通过卡拉素抗性(50mg·L-1)筛选阳性株系，并进一步利用RT-qPCR、Western blot和PCR产物测序检测。成功获得2个株系的SlJMJ10基因过表达(SlJMJ10-OE-25，SlJMJ10-OE-29)(图2)和敲除植株(sljmj10-100，sljmj10-319)(图3)用于进行实验。所有株系均在温室中进行光照16小时(28℃)/8小时黑暗(22℃)循环培养。
对不同发育时期的番茄果实拍照并取样。采用本实验室的方法(Jiang etal.Redox regulation of the NOR transcription factor is involved in theregulation of fruit ripening in tomato,Plant Physiology,2020,183(2):671-685.)测定SlJMJ10基因过表达(SlJMJ10-25，SlJMJ10-29)或敲除植株(sljmj10-100，sljmj10-319)果实的乙烯释放速率与叶绿素含量。结果显示，过表达SlJMJ10基因抑制果实乙烯合成和叶绿素降解，抑制果实成熟。而利用CRISPR-Cas9技术将该基因敲除，则促进果实叶绿素降解和乙烯合成，促进果实成熟(图3)。这些结果表明SlJMJ10调控番茄果实成熟进程。
SEQ ID NO.1(SlJMJ10的核苷酸序列)
ATGCTGGGTTCCAAGAGCTTGTTATTCAAGCAGCAAAAACGAAAGAGAAAAAATGGTA
AGATTAAGAAATCGAAGAGAATTTCTGTTTCTGCAAAAGAAGAAACTGTAGCGGAACCA
TGCCAAATAGCCCCAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAGGAGGAAGGTTTCAGTTTGAAA
TCTACAGCACAATCAGATTCCTACGGAGTTCAGCCACTTGGGAATCTTTATTTCAACCCA
TCATCTCATAATTCAAGAAATACTGGTCTAGGTAATCTTCAGACTTTAACTGATGAGCTTG
TTCTTGATATTTTAGGTCTTTTGGAAGGTACCCATTTAGGTATTTTGTCAACTGTTAGCAA
AGGTTTCTATATTTTCTGTAATCATGAACCCCTTTGGAGGAATCTTGTATTGGAGACTTGT
AAAGGTGGGTTTTTGTTTAAGGGGTGTTGGAGGTCTACTTTTATTAGTGCATATAGGCCT
TCATTTCCAGTTTTGAGTTTTGGTTTGAAAGTTAGAGACTTTTATTCTGATTACTTGTTTC
AGAGTTGGTTATGTGCTAATCTTGAAATGAAACCTGAATGGCTAGAGAGGGATAATATAG
TGAGGAGGAAAGGGATTTCTCTTGATGAGTTTGTGATGGATTTTGAGGAACCGAATAAG
CCGGTTTTGTTAGAAGGGTGTTTGGAGAATTGGCCTGGATTGGAGAAATGGAATAGGGA
TTATCTTGTTAAGAAATGTGGGGATGTGAAATTTTCTGTTGGGCCGGTGGAAATGAAACT
TGAAGACTACTTTAAGTACTCTGATCAAGTGAGGGAAGAAAGGCCCTTGTATTTGTTTG
ACCCAAAGTTTGCGGAGAAAATTCCTCAATTAGGAAAGGATTATGATGTCCCAATGTACT
TCAATGAGGATTTGTTTAGTGTTTTGGGTAATGAGAGGCCAGATTATAGGTGGATTATAAT
TGGACCTGCAGGGTCTGGCTCGTCATTTCACATCGATCCAAATTCTACCTCTGCTTGGAA
TGCGGTAACCAAAGGATCCAAGAAATGGATATTATTTCCCCCGGATGTGGTGCCACCAG
GGGTTCATCCAAGCCCTGACGGTGCAGAAGTAGCAAGTCCTGTTTCAATCATAGAATGG
TTCATGAACTTTTACAACGCAACCAAGAATTGGAAAAAGAGACCTATCGAATGTATCTG
CAAGGCGGGTGAAGTTATTTTTGTACCTAATGGATGGTGGCATTTGGTCATCAATTTAGA
GGATTCAATTGCCATTACACAGAACTTCGTTAGCAGGAGGAATTTAGTGAATGTTTTGGA
GTTCCTAAAAAGGCCAAATGCTTGCACTCTTGTGTCTGGAACAAGCGACAGAGTCAATT
TGCACGACAAATTTAAGAATGCCATCGAAGCACATCTTCCTGGTACTATTGATGAGTTGA
CTCTGAAAGCCGAGGAGAAAAAGGCGCAGCAGAACAAACCTTCCTTCTGGGAGTCAGT
CACTGATTCAAATGCAGGCGTTTTCAGATTTTCTTTTTGASEQ ID NO.2(SlJMJ10的氨基酸序列)
MLGSKSLLFKQQKRKRKNGKIKKSKRISVSAKEETVAEPCQIAPEEEEEEEEEGFSLKSTAQS
DSYGVQPLGNLYFNPSSHNSRNTGLGNLQTLTDELVLDILGLLEGTHLGILSTVSKGFYIFCN
HEPLWRNLVLETCKGGFLFKGCWRSTFISAYRPSFPVLSFGLKVRDFYSDYLFQSWLCANL
EMKPEWLERDNIVRRKGISLDEFVMDFEEPNKPVLLEGCLENWPGLEKWNRDYLVKKCG
DVKFSVGPVEMKLEDYFKYSDQVREERPLYLFDPKFAEKIPQLGKDYDVPMYFNEDLFSVL
GNERPDYRWIIIGPAGSGSSFHIDPNSTSAWNAVTKGSKKWILFPPDVVPPGVHPSPDGAEVA
SPVSIIEWFMNFYNATKNWKKRPIECICKAGEVIFVPNGWWHLVINLEDSIAITQNFVSRRNL
VNVLEFLKRPNACTLVSGTSDRVNLHDKFKNAIEAHLPGTIDELTLKAEEKKAQQNKPSFW
ESVTDSNAGVFRFSF。

Claims (8)

1.番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10或其编码基因-SlJMJ10基因在调控番茄果实成熟或番茄遗传育种中的应用；
所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQIDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列；
所述的SlJMJ10基因是编码番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的基因，或核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；或为如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸，且能编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。
2.调控植物番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10活性的物质或调控植物番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10含量的物质在A1)-A4)任一种中的应用：
A1)调控果实成熟的时间；
A2)培育果实早熟或晚熟的植物；
A3)制备延缓或促进果实成熟的产品；
A4)延缓或促进植物果实成熟；
所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQIDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的调控植物番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10含量或活性的物质为下述B1)至B9)中的任一种：
B1)编码所述番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的核酸分子；
B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体或含有B2)所述表达盒的重组载体；
B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、含有B2)所述表达盒的重组微生物或含有B3)所述重组载体的重组微生物；
B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；
B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；
B8)抑制番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因表达的核酸分子；
B9)含有B8)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因植物细胞系。
4.一种促进番茄果实成熟的方法，其特征在于，包括：降低受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的活性、降低受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的含量、抑制受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因的表达或敲除受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因，得到与所述受体植物相比果实成熟提前的目的植物，实现果实的早熟；
所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQIDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的敲除受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因是通过CRISPR-Cas9技术在番茄果实中敲除SlJMJ10基因，所述的SlJMJ10基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在SlJMJ10基因序列的外显子处设计sgRNA，连接至pPTG-sgRNA-Cas9-AtU6-1载体，构建pPTG-SlJMJ10重组载体，将所述pPTG-SlJMJ10重组载体转化入农杆菌中，通过农杆菌介导的番茄外植体转化方法获得敲除SlJMJ10基因的番茄植株。
7.一种延迟番茄果实成熟的方法，其特征在于，包括：促进受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的活性、提高受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的含量、促进受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因的表达，得到与所述受体植物相比果实成熟延迟的目的植物，实现果实的晚熟；
所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQIDNO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括：将SlJMJ10基因连接至pBI-GFP载体，获得pBI-SlJMJ10-GFP重组载体，将所述pBI-SlJMJ10-GFP重组载体转化入农杆菌中，通过农杆菌介导的番茄外植体转化方法获得过表达SlJMJ10基因的番茄植株，所述的SlJMJ10基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110007874A (ko) * 2009-07-17 2011-01-25 서울대학교산학협력단 식물체의 개화 억제를 유도하는 ＡｔＪｍｊ4 유전자 및 이의 용도
CN104862333A (zh) * 2007-05-03 2015-08-26 巴斯夫植物科学有限公司 具有增强的产量相关性状的植物和用于制备该植物的方法
CN113906142A (zh) * 2019-03-18 2022-01-07 桑德农业公司 植物中基因表达的可编程表观遗传控制
CN113939594A (zh) * 2019-04-18 2022-01-14 先锋国际良种公司 用于植物细胞的细胞重编程的胚发生因子
CN115873086A (zh) * 2022-07-21 2023-03-31 中国科学院华南植物园 番茄转录因子SlWOX13基因及其蛋白和应用
CN115960855A (zh) * 2022-12-09 2023-04-14 中国科学院华南植物园 SlPRMT5基因及其蛋白在调控番茄果实成熟中的应用
CN116179589A (zh) * 2022-12-09 2023-05-30 中国科学院华南植物园 SlPRMT5基因及其蛋白在调控番茄果实产量中的应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104862333A (zh) * 2007-05-03 2015-08-26 巴斯夫植物科学有限公司 具有增强的产量相关性状的植物和用于制备该植物的方法
KR20110007874A (ko) * 2009-07-17 2011-01-25 서울대학교산학협력단 식물체의 개화 억제를 유도하는 ＡｔＪｍｊ4 유전자 및 이의 용도
CN113906142A (zh) * 2019-03-18 2022-01-07 桑德农业公司 植物中基因表达的可编程表观遗传控制
CN113939594A (zh) * 2019-04-18 2022-01-14 先锋国际良种公司 用于植物细胞的细胞重编程的胚发生因子
CN115873086A (zh) * 2022-07-21 2023-03-31 中国科学院华南植物园 番茄转录因子SlWOX13基因及其蛋白和应用
CN115960855A (zh) * 2022-12-09 2023-04-14 中国科学院华南植物园 SlPRMT5基因及其蛋白在调控番茄果实成熟中的应用
CN116179589A (zh) * 2022-12-09 2023-05-30 中国科学院华南植物园 SlPRMT5基因及其蛋白在调控番茄果实产量中的应用

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NCBI: "PREDICTED: Solanum lycopersicum F-box protein At5g06550 (LOC101267570), transcript variant X1, mRNA", GENBANK, pages 004249338 *
XIAOCHUN DING等: "SlJMJ7 orchestrates tomato fruit ripening via crosstalk betweenH3K4me3 and DML2-mediated DNA demethylation"", NEW PHYTOLOGIST, vol. 233, no. 3, pages 1202 - 1219 *
ZHAOBO LANG等: "Critical roles of DNA demethylation in the activation of ripening-induced genes and inhibition of ripening-repressed genes in tomato fruit", PROC NATL ACAD SCI U S A, vol. 114, no. 22, pages 4511 *
ZHIWEI LI等: "Histone demethylase SlJMJ6 promotes fruit ripening by removing H3K27 methylation of ripening-related genes in tomato", NEW PHYTOL, vol. 227, no. 4, pages 1138 - 1156 *
李涛;苏慧慧;黎振兴;李植良;徐小万;: "植物组蛋白去乙酰化酶生物学功能研究进展", 分子植物育种, no. 12, pages 2912 - 2922 *
洪林;杨蕾;李勋兰;魏召新;: "组蛋白修饰调控植物水杨酸信号转导的研究进展", 植物保护, no. 06, pages 15 - 22 *

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