芝麻蛋白SiLLR在调控植物根系发育中的应用制造技术

本发明专利技术阐述了芝麻蛋白SiLLR在调控植物根系发育中的应用。通过将芝麻蛋白SiLLR的编码基因转入拟南芥中进行过表达，可显著增加植株的侧根长度和根鲜重，并最终可以增加植株根系总量。依此表明，该基因是控制植株根系生长的关键基因之一，在提高植物抗性及产量等性能上有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
芝麻蛋白SiLLR在调控植物根系发育中的应用
本专利技术属于分子生物学领域，具体涉及芝麻蛋白SiLLR在调控植物根系发育中的应用。
技术介绍
芝麻(SesamumindicumL.)是世界上重要的优质油料作物之一，中国芝麻年种植面积80万公顷，总产量约75万吨，居世界首位。同时，芝麻是典型夏季种植的油料作物，喜温、喜光，在3-4个月内可完成整个生育期。尽管芝麻有许多优点，但芝麻的产量低且不稳定的问题一直是限制芝麻产业发展的重大问题。芝麻产量有限的主要原因是芝麻主要分布在发展中国家，通常是小农生产。尽管芝麻具有很高的产量潜力，但是由于受到生物和非生物逆境胁迫的共同作用，实际产量相当低且不稳定，这也是芝麻产业发展的重大瓶颈问题。芝麻是一种浅根系作物，芝麻根系不仅是支撑植株体进行营养生长的器官，而且是吸收水分、矿物质元素的主要器官，同时也是一种代谢循环器官，它对外界环境条件反应较为敏感。芝麻根系分为直根系和支根系，直根系表现为主根很长，侧根较少；支根系则主根不发达，侧根较多。一般干旱地区的芝麻品种多为直根系而沙土或湿润地区芝麻品种多为支根系。但总的来说芝麻的根系是一种不发达根系，根系总量较少，从而也间接的影响了芝麻单株产量的提高，因此通过增强芝麻根系总量，促进高产稳产，对促进我国芝麻产业发展、解决总量自给不足问题十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种芝麻蛋白SiLLR在调控植物根系发育中的应用。芝麻蛋白SiLLR及其编码基因，与拟南芥及其它作物同源性都非常低，且该基因序列尚未有功能注释，本专利技术是首次证明该基因及其表达蛋白具有增加植物根系总量的作用，可以通过基因工程技术将该基因转入受体植物，来达到提高植物生物量及产量的目的。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：芝麻蛋白SiLLR或其相关生物材料在调控植物根系发育中的应用；所述相关生物材料为能够表达所述芝麻蛋白SiLLR的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。一种培育平均侧根长增加和/或根鲜重增加的植物品种的方法，包括使受体植物中所述的芝麻蛋白SiLLR的表达量和/或活性增加的步骤。一种培育平均侧根长增加和/或根鲜重增加的转基因植物的方法，包括如下步骤：向受体植物中导入能够表达所述的芝麻蛋白SiLLR的核酸分子，得到转基因植物；所述转基因植物与所述受体植物相比平均侧根长增加和/或根鲜重增加。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过将能够表达芝麻蛋白SiLLR的核酸分子转入受体植物，其在受体植物中过量表达可增强受体植物根系发育。根据本专利技术提出的方法，可利用芝麻蛋白SiLLR的过表达来提高植物的根系总量以便用于油料作物高产品种的选育，保证作物高产稳产。附图说明图1为本专利技术实施例提供的含SiLLR基因的植物重组表达载体pCAMBIA1301S-SiLLR的构建图；图2为本专利技术实施例提供的转SiLLR基因拟南芥T2代植株定量表达验证结果图；图中，WT表示野生型对照组，SiLLR-1、SiLLR-2和SiLLR-3分别表示三个转SiLLR基因拟南芥T2代植株组；图3为本专利技术实施例提供的转SiLLR基因拟南芥T2代植株根系扫描图；图4为本专利技术实施例提供的野生型拟南芥植株根系扫描图；图5为本专利技术实施例提供的转SiLLR基因拟南芥T2代植株组(SiLLR-1和SiLLR-2)与野生型拟南芥植株组(WT)的平均侧根长度(cm)结果对比图；图6为本专利技术实施例提供的转SiLLR基因拟南芥T2代植株组(SiLLR-1和SiLLR-2)与野生型拟南芥植株组(WT)的根鲜重(mg)结果对比图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。通常按照常规条件如Sambrook等人，分子克隆：实验室手册(NewYork:ColdSpringHarborLaboratoryPress,1989)，或Draper等人(Blackwell科学出版社，1988)所述的条件，或按照所用试剂制造厂商所建议的条件。芝麻基因SiLLR的获得本专利技术涉及的芝麻基因SiLLR，可调控增强目的植株的根系发育，其获得方法包括如下步骤：(1)根据抗旱相关性状的表型、地理来源和遗传多样性检测结果，从国家芝麻中期库保存的7910份国内外的芝麻种质资源中，采取逐级取样策略，选取了327份抗旱性不同的芝麻样本，以便进行重测序分析；(2)利用IlluminaHiseq2500测序平台，用2×76双末端测序法对327份芝麻样本进行低覆盖度的全基因组重测序，获得了2.6倍覆盖的基因组序列；(3)结合327份芝麻样本的种质资源群体水培条件下的根系及抗旱(PEG介导)相关性状数据、基因型数据和群体结构，采用EMMAX软件包和Peal程序对芝麻相关性状进行全基因组关联分析，检测到1个位于15号连锁群上5028931的位置与芝麻根系干重和根总数都显著关联的标记位点；(4)通过芝麻参考基因组(http://ocri-genomics.org/Sinbase/index.html)比对和基因注释分析，发现该标记位点落在SIN_1025575基因的内部、且在该基因的CDS序列内，通过同源比对，该基因与拟南芥及其它作物未有同源基因，因此，该基因是一个新发现的未知功能的芝麻基因，推测该基因可能与芝麻增强根系发育有关，命名为SiLLR；(5)根据SiLLR基因的CDS序列，利用Primer5.0设计可以扩增其完整CDS序列的引物，引物序列(包含修饰碱基)及名称如下：SiLLR-F：5’-gctttcgcgagctcggtaccatgagagaaaaacccattta-3’，如SEQIDNO.3所示；SiLLR-R：5’-cgactctagaggatcctcagatctgaaccttgaccc-3’，如SEQIDNO.4所示；(6)取苗期芝麻材料G340的根系，提取根系总RNA，逆转录生成cDNA，以反转后的cDNA为模板，利用步骤S5中的引物SiLLR-F/SiLLR-R进行RT-PCR扩增，将扩增得到的片段进行测序，获得增强芝麻根系发育的SiLLR基因序列，如SEQIDNO.2所示。转SiLLR基因拟南芥的构建1、SiLLR基因的重组表达载体构建将上述实施例克隆得到的植物增强根系发育的芝麻基因SiLLR利用同源重组的方法与pCAMBIA1301S(本实验室提供)质粒连接构建植物植物重组表达载体，命名为pCAMBIA1301S-SiLLR(图1)。具体操作如下：(1)首先利用双酶切(BamHI和KpnI)(Takara)方法获得pCAMBIA1301S的线性化载体，然后通过琼脂糖凝胶电泳和胶回收试剂盒(天根生化科技有限公司)纯化获得高纯度的p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.芝麻蛋白SiLLR或其相关生物材料在调控植物根系发育中的应用；所述相关生物材料为能够表达所述芝麻蛋白SiLLR的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。/n

【技术特征摘要】
1.芝麻蛋白SiLLR或其相关生物材料在调控植物根系发育中的应用；所述相关生物材料为能够表达所述芝麻蛋白SiLLR的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。


2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述芝麻蛋白SiLLR或其编码基因在所述植物中的表达量和/或活性增加，增强植物根系发育。


3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述植物根系发育体现为如下中至少一种：平均侧根长度、根鲜重。


4.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述芝麻蛋白SiLLR为具有如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列或该序列经替换、缺失或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列。


5.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述芝麻蛋白SiLLR的编码基因为具有如SEQIDNO.2所示的...

【专利技术属性】
技术研发人员：游均，山姆，黎冬华，苏如齐，张秀荣，周瑢，刘爱丽，
申请(专利权)人：中国农业科学院油料作物研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42