MtFRUITFULLc基因在调控豆科植物叶片产量及蛋白含量中的应用制造技术

本发明专利技术公开了MtFRUITFULLc基因在调控豆科植物叶片产量和/或叶片蛋白含量和/或株高和/或开花中的应用，所述MtFRUITFULLc基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。本发明专利技术利用蒺藜苜蓿Tnt1标记的突变体库，筛选到蒺藜苜蓿MtFRUITFULLc基因敲除突变体。分析表明在蒺藜苜蓿中敲除MtFRUITFULLc基因可以在生殖期使植株株高、地上部分鲜重以及叶片蛋白含量均有所提高。预示本发明专利技术实施后将会创造新型豆科牧草植物，可用于后续的牧草品质研究，对我国草业生产具有重大意义。

Application of mtfruitfulc gene in the regulation of leaf yield and protein content of legumes

【技术实现步骤摘要】
MtFRUITFULLc基因在调控豆科植物叶片产量及蛋白含量中的应用
本专利技术涉及MtFRUITFULLc基因在调控豆科植物叶片产量及蛋白含量中的应用，属于基因工程

技术介绍
苜蓿是一种重要的豆科牧草，也是当今世界栽培最广的多年生优质牧草。随着我国经济水平的快速增长，人们对于奶制品的需求空前提高，促使了我国草食畜牧业和奶业的快速发展，从而也导致国内对于高质量苜蓿的需求日益增长。但是目前国产苜蓿供应短缺，产业发展形势严峻，存在产量少、品质差、货源不稳定等问题。因此提高苜蓿的产量和品质是我国草业、畜牧业和奶业发展的重大迫切需求。苜蓿的产草量主要以叶和茎为主，叶最多可贡献产草量的60％。叶片不仅是苜蓿生长发育、产量构成和品种特性的重要指标，更是栽培管理及病虫害监测的主要研究对象。而且叶片储藏了苜蓿70％的蛋白质，因此叶片所占比重越大，苜蓿的营养价值就越高，适口性就越好，同时利用价值也就相对越高。此外，牧草的收割多在初花期进行，初花期或以前刈割的牧草，颜色较青绿、气味芳香、叶量丰富、茎秆质地柔软、营养成分高、消化率高，开花结束后刈割，茎秆粗硬、叶量少且枯黄、其适口性及可消化率下降、品质低劣。所以开花期的早晚对于苜蓿具有产量和品质两方面的影响，一方面开花期提前会导致叶片产量降低，另一方面开花后叶片中的蛋白含量也会下降，因此选育叶量丰富、开花晚的苜蓿新品种一直是苜蓿育种工作者追求的目标。目前苜蓿叶片增多和开花延迟的性状已被作为形态学标记，被认为具有高产和优质的潜力。植物的叶发育模式分为单叶和复叶，单叶结构指的是在一个叶柄上只有一个小叶片，而复叶结构指的是在一个叶柄上有多个小叶片生成，蒺藜苜蓿的叶为复叶结构，包括一个顶端叶和两个侧叶。植物的花序结构分为简单花序和复合花序，简单花序指进入生殖期后，顶端分生组织转变为初级花序，花朵直接长在初级花序上，而苜蓿的花序结构为复合花序，指进入生殖期后，顶端分生组织转变为初级花序，初级花序会分化出次级花序，花朵长在侧向的次级花序上。在选育苜蓿新品种的过程中，多被关注于苜蓿小叶数量的改造上，到目前为止，只有少数小叶数量增多的苜蓿品种被商业化，但是这些品种出现小叶数量增多频率低，性状不能稳定遗传等现象，导致在生产上并未表现出明显优势。此外，牧草在进入开花期后，产草量和牧草品质都会降低，导致牧草的种植受到土壤胁迫、冻害、高温等自然条件的限制。基于以上原因，对苜蓿复叶发育分子机制进行研究，通过基因工程改造直接提高苜蓿叶片产量可为苜蓿优质新品种的分子设计改良和育种提供理论基础和技术手段，有助于高产优质的苜蓿新品种的培育。
技术实现思路
针对上述现有技术，针对现有苜蓿品种小叶数量增多频率低、性状遗传不稳定、开花后利用率降低的缺点，本专利技术通过研究发现，敲除蒺藜苜蓿的MtFRUITFULLc基因可提高苜蓿叶片数量和叶片蛋白含量，从而提高苜蓿的产量和质量。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本申请的专利技术人分离了蒺藜苜蓿MtFRUITFULLc基因的敲除突变体株系，这是首次在蒺藜苜蓿中获得该基因的突变体植株。实验研究表明，蒺藜苜蓿MtFRUITFULLc基因参与了调控叶片数量和叶片蛋白含量，并可通过敲除该基因的方式得到叶片数量和叶片蛋白含量高于野生型植株的转基因豆科植物。MtFRUITFULLc基因在调控豆科植物叶片产量和/或叶片蛋白含量和/或株高和/或开花中的应用，所述MtFRUITFULLc基因，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。所述豆科植物，选自苜蓿、蒺藜苜蓿、三叶草等。MtFRUITFULLc基因在制备转基因豆科植物中的应用。具体应用时，敲除豆科植物种子或植株中的MtFRUITFULLc基因，从而获得转基因豆科植物，其叶片产量和/或叶片蛋白含量和/或株高高于野生型豆科植物。一种通过敲除MtFRUITFULLc基因获得转基因豆科植物的方法：敲除豆科植物种子或植株中的MtFRUITFULLc基因，从而获得转基因豆科植物，其叶片产量和/或叶片蛋白含量和/或株高高于野生型豆科植物。本专利技术利用构建的突变体群体，筛选出MtFRUITFULLc基因的敲除突变体株系，发现植株在生殖期时无法产生次级花序，初级花序持续分化长出侧枝，代替花的形成，植株始终不能开花，突变体株系在生殖期相比野生型能持续产生更多的叶片，植株叶片数量增加，地上部分重量增加，株高增加，同时叶片蛋白含量增加。实验表明，敲除MtFRUITFULLc基因获得的植株相比于野生型，株高约提高20％，地上部分鲜重约提高66％，叶片蛋白含量约提高18％,这一数据远高于目前现有的苜蓿品种，并且MtFRUITFULLc基因的敲除突变体植株持续进行营养生长，不会开花，大大延长使用寿命，可以解决开花后牧草利用率降低的问题。应用本专利技术的技术，可显著提高转基因植物的叶片数量和蛋白含量，预示本专利技术实施后将会创造新型豆科牧草植物，可用于后续的牧草品质，对我国草业生产具有重大意义。本专利技术使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本专利技术所表述的含义为准。附图说明图1：MtFRUITFULLc的基因结构，方框代表外显子，突变体插入在第二个外显子区域。图2：100天时MtFRUITFULLc基因突变体植株与野生型植株。图3：野生型和MtFRUITFULLc基因突变体植株的株高统计示意图。图4：野生型和MtFRUITFULLc基因突变体植株的地上部分鲜重统计示意图。图5：野生型和MtFRUITFULLc基因突变体植株的叶片蛋白含量测定示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。然而，本专利技术的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本专利技术的精神和范围的前提下，可以对本专利技术进行各种变化和修饰。本专利技术对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本专利技术目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本专利技术仍然在此作尽可能详细描述。下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。实施例1蒺藜苜蓿MtFRUITFULLc基因突变体的获得和鉴定利用Thermalasymmetricinterlaced-PCR(TAIL-PCR)技术，筛选了蒺藜苜蓿Tnt1标记的突变体库，在22000个突变体株系中筛选出Tnt1插入到MtFRUITFULLc基因中的突变体株系NF10716。分子生物学鉴定结果表明，Tnt1插入到MtFRUITFULLc基因的第二个外显子(图1)。蒺藜苜蓿MtFRUITFULLc基因突变体在生殖期不会开花，并持续产生新的叶片(图2)。实施例2蒺藜苜蓿MtFRUITFULLc基因突变体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.MtFRUITFULLc基因在调控豆科植物叶片产量和/或叶片蛋白含量和/或株高和/或开花中的应用，所述MtFRUITFULLc基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。/n

【技术特征摘要】
1.MtFRUITFULLc基因在调控豆科植物叶片产量和/或叶片蛋白含量和/或株高和/或开花中的应用，所述MtFRUITFULLc基因，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：MtFRUITFULLc基因在提高豆科植物叶片产量和叶片蛋白含量中的应用。


3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述豆科植物选自苜蓿、蒺藜苜蓿、三叶草。


4.MtFRUITFULLc基因在制备转基因豆科植物中的应用，所述MtFRUITFULLc基因，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。


5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周传恩，张娟娟，韩璐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37