一种蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因及其编码的蛋白与应用制造技术

本申请提供一种蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因及其编码的蛋白与应用。所述蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因具有如SEQ ID NO：1中所示的核苷酸序列，或者在高严谨条件下可与SEQ ID NO：1所示序列杂交的核苷酸序列。本发明专利技术还提供了通过调控上述基因或调控上述基因编码的蛋白的表达量以调控蒺藜苜蓿龙骨瓣融合的方法。龙骨瓣和翼瓣结构的完整性对于蒺藜苜蓿的繁殖过程至关重要，本发明专利技术可应用于蒺藜苜蓿育种，并且可为豆科蝶形花亚科的花发育过程中调控龙骨瓣融合相关的研究奠定理论基础。龙骨瓣融合相关的研究奠定理论基础。龙骨瓣融合相关的研究奠定理论基础。

【技术实现步骤摘要】
一种蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因及其编码的蛋白与应用


[0001]本申请涉及基因工程领域，具体涉及一种蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因及其编码的蛋白与应用

技术介绍

[0002]在整个说明书中对现有技术的任何讨论都不应被视为承认这些现有技术是广为人知的，或构成本领域公知常识的一部分。
[0003]花作为被子植物所特有的生殖器官，是被子植物进化过程中变化最丰富的结构。豆科是被子植物的第三大科，在全世界范围内分布广泛。豆科包含含羞草亚科、云实亚科和蝶形花亚科三个亚科，该科植物种类众多且花型多样，为人类提供了丰富的食物和生活资源。蝶形花亚科作为豆科最大的亚科，该科植物具有的复合花序、共同原基以及不对称性的花器官等复杂和精巧的结果和发育过程，为研究植物花发育的分子机制提供了丰富的材料。
[0004]不同于模式植物拟南芥的辐射对称型花冠，蝶形花亚科豆科植物是典型的两侧对称蝶形花冠。一般而言，两侧对称蝶形花冠通常由一片旗瓣、两片龙骨瓣和两片翼瓣在基部融合构成。龙骨瓣(keel petal)是蝶形花亚科豆科植物花冠中特有的一对内侧花瓣，它们在发育过程中会紧密融合在一起，形成一个龙骨状结构，其中两片龙骨瓣在中央融合在一起，且分别在花瓣基部花爪处与两片翼瓣融合在一起最终形成瓦状结构覆盖住心皮和雄蕊群。龙骨瓣融合缺陷是指龙骨瓣不能正常融合，而是分离开来，影响花冠形态。蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)属于蝶形花亚科豆科物种，是一种模式豆科植物，被广泛用于研究豆科植物特有或重要的生物学过程，如固氮共生、复合叶形成、种子发育等，其花型为典型的两侧对称蝶形花冠，繁殖方式为自花闭花授粉。通常蒺藜苜蓿花粉成熟前龙骨瓣和翼瓣形成的瓦状结构紧紧包裹心皮和雄蕊群，当花粉完全成熟且授粉完成后心皮会顶开龙骨瓣的包裹。因此，龙骨瓣和翼瓣结构的完整性对于蒺藜苜蓿的繁殖过程至关重要。
[0005]蝶形花科植物作为被子植物花形态学、传粉关系、系统进化等相关研究的理想材料，长期以来受到生物学家和育种学家的关注。因此，针对性的进行包括蒺藜苜蓿在内的蝶形花亚科植物花器官发育过程相关的分子调控机制及遗传关系解析的研究，对全面阐明被子植物花器官发育机制具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因及其编码的蛋白与应用。所述蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因能够控制蒺藜苜蓿龙骨瓣的融合和/或植株结实。本专利技术通过调控该基因的活性或调控该基因编码的蛋白的表达量能够实现对蒺藜苜蓿龙骨瓣融合状态的调控。因此，本专利技术所述蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因及其编码蛋白可应用于蒺藜苜蓿等蝶形花亚科的豆科植物的育种工作中，也为研究其在蒺藜苜蓿等蝶形花亚科的豆科植物的龙骨瓣融合机制的研究打下理论基础。
[0007]具体地，本专利技术提供了下述的技术方案。
[0008]在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因，其编码区核苷酸序列为如SEQ ID NO：1中所示的核苷酸序列，或者为在高严谨条件下可与SEQ ID NO：1所示序列杂交的核苷酸序列。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因被命名SKP1基因，其编码区核苷酸序列为如SEQ ID NO：1中所示。
[0010]在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了上述第一方面中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因编码的蛋白，其具有如SEQ ID NO：2中所示的氨基酸序列，或者将SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由SEQ ID NO：2衍生的蛋白质。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，由SKP1基因编码获得的蛋白被命名为SKP1蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2中所示。
[0012]在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了含有上述第一方面中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因的表达载体。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述表达载体以pBGWFS7为表达载体质粒。
[0014]在本专利技术的第四方面，本专利技术提供了含有上述第一方面中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因的转基因细胞系。
[0015]在本专利技术的第五方面，本专利技术提供了含有上述第一方面中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因的工程菌。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述工程菌其以农杆菌(Agrobacterium)为出发菌株。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述出发菌株为农杆菌(Agrobacterium)EHA105。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因的工程菌可通过如下方法构建：将上述第一方面中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因构建在pBGWFS7上，然后转化至农杆菌(Agrobacterium)比如EHA105后，利用叶盘法转化蒺藜苜蓿R108野生型，筛选获得蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因(SKP1)的启动子的GUS融合表达载体，进行GUS染色分析，以获得稳定遗传的SKP1启动子：GUS转基因植株。
[0019]在本专利技术的第六方面，本专利技术提供了上述第一方面中所述的基因或上述第二方面中所述的蛋白在下述1)至4)中任意一种或多种中的应用：
[0020]1)蒺藜苜蓿育种；
[0021]2)调控蒺藜苜蓿花器官形态；其主要包括调控蒺藜苜蓿龙骨瓣融合；
[0022]3)调控蒺藜苜蓿果英大小；
[0023]4)调控蒺藜苜蓿种子大小。
[0024]在本专利技术的第七方面，本专利技术提供了一种方法，其通过1)或2)或3)中的至少一种方法以调控蒺藜苜蓿龙骨瓣融合和/或果英大小和/或种子大小：
[0025]1)增加或敲除或失活上述第一方面中所述的基因；
[0026]2)增强或抑制上述第一方面中所述基因的活性；
[0027]3)增加或降低上述第二方面中所述蛋白的表达量。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，敲除或失活上述第一方面中所述的基因或者抑制上
述第一方面中所述的基因的活性或者降低上述第二方面中所述蛋白的表达量使蒺藜苜蓿存在下述中的至少一种情况：
[0029]a)龙骨瓣存在融合缺陷；
[0030]b)果英变小；
[0031]c)种子变小；
[0032]其中，所述融合缺陷是指使蒺藜苜蓿龙骨瓣无法紧密相连，包括使龙骨瓣分隔开、无法融合或无法粘合。
[0033]相较于现有技术，本专利技术的优势包括：
[0034]本专利技术从蒺藜苜蓿Tnt1插入突变体库中分离得到一个龙骨瓣融合缺陷的突变体，命名为skp1
‑
1(separated keel petals)，利用TAIL
‑
PCR技术分析找到可能引起该表型的基因，命名为SKP1。为了进一步分析SKP1基因与skp1突变体之间的连锁关系，通过反向遗传学的手段从蒺藜苜蓿Tnt1插入突变体库中筛选出另外一个SKP1基因的Tnt1插入突变体，命名为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因，其特征在于，其编码区核苷酸序列为如SEQ ID NO：1中所示的核苷酸序列，或者为在高严谨条件下可与SEQ ID NO：1所示序列杂交的核苷酸序列。2.权利要求1中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因编码的蛋白，其特征在于，其具有如SEQ ID NO：2中所示的氨基酸序列，或者将SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由SEQ ID NO：2衍生的蛋白质。3.含有权利要求1中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因的表达载体。4.根据权利要求3所述的表达载体，其特征在于，其以pBGWFS7为表达载体质粒。5.含有权利要求1中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因的转基因细胞系。6.含有权利要求1中所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因的工程菌。7.根据权利要求6所述的工程菌，其特征在于，所述工程菌的构建方法包括：将权利要求1所述的蒺藜苜蓿龙骨瓣融合控制基因构建在pBGWFS7上，然后转化至农杆菌(Agrobacterium)后，利用叶盘法转化蒺藜苜蓿R108...

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