TaAGO1d蛋白或其编码基因在调控植物的温度敏感性和结实率中的应用

    专利2025-08-01  10


    本发明涉及基因工程,尤其涉及taago1d蛋白或其编码基因在调控植物的温度敏感性和结实率中的应用。


    背景技术:

    1、小麦(triticum aestivum l.)是最重要的粮食作物之一,具有广泛的适应性。杂种优势利用是提高小麦产量的有效途径,但在小麦中尚未大面积有效利用,其主要原因是小麦自花授粉,缺乏强大的杂交系统和雄性不育资源。雄性不育系虽然能有效解决小麦自花授粉问题,能够充分利用杂种优势,但由于小麦是异源六倍体,具有庞大的基因组,且同一基因的不同拷贝之间存在功能冗余,故很难确定雄性不育基因及获得雄性不育系。

    2、ago蛋白是srna的分拣蛋白,在花药发育过程中起重要作用。在水稻中,mel1属于ago1/5/10的进化分枝,定位在雄蕊的细胞质中,能与21-nt phasirna结合形成复合体调控花粉母细胞的减数分裂过程,影响花粉的育性。ago1是mirna的分拣蛋白,其在水稻中存在4个同源基因,即osago1a/b/c/d,其中,osago1s突变后存在多种缺陷型,并使mirna的靶基因积累大量表达。将ago1a/b/c蛋白结合的srna分别进行测序,发现ago1主要结合5’端碱基为u的mirna,并且大部分mirna在3个ago1中均有分布,说明ago1a/b/c成员的功能存在冗余。但是现有技术中对于ago1在小麦中功能的研究尚有缺乏。


    技术实现思路

    1、为了解决现有技术存在的问题,本发明提供taago1d蛋白或其编码基因在调控植物的温度敏感性和结实率中的应用。

    2、第一方面,本发明提供taago1d蛋白,或其编码基因,或包含其编码基因的生物材料在调控植物的温度敏感性中的应用。

    3、本发明所述温度敏感性包括高温敏感性和低温敏感性,也就是通过调整taago1d蛋白的表达水平可以调控植物对于高温和低温的反应程度,例如穗型等植物性状在高温、常温和低温条件下都表现出显著差异。

    4、本发明进一步提供taago1d蛋白,或其编码基因,或包含其编码基因的生物材料在调控植物的结实率中的应用。

    5、本发明进一步提供taago1d蛋白,或其编码基因,或包含其编码基因的生物材料在如下任一中的应用:

    6、i)提高植物的产量;

    7、ii)培育转基因植物;

    8、iii)植物的种质资源改良。

    9、进一步地,所述taago1d蛋白包括:如seq id no.1-3任一项所述的氨基酸序列。

    10、进一步地,所述taago1d蛋白的编码基因包括:如seq id no.4-6任一项所述的核苷酸序列。

    11、进一步地,所述生物材料为表达盒、载体或细胞。

    12、本发明所述细胞包含除了具备发育成完整植物个体潜力的细胞之外的可能涉及taago1d蛋白的基因编辑的细胞。例如宿主细胞、转基因细胞或是重组细菌。

    13、进一步地,通过降低所述taago1d蛋白的表达水平,提高植物的温度敏感性、降低植物的结实率得到温敏不育系植物。

    14、进一步地,通过如下任意一种或多种方法降低所述taago1d蛋白的表达水平:

    15、i)通过crisp/cas9对所述taago1d蛋白的编码基因进行基因敲除;

    16、ii)通过rnai降低所述taago1d蛋白的编码基因的表达水平;

    17、iii)通过转录抑制因子降低所述taago1d蛋白的编码基因的表达水平。

    18、进一步地,所述crisp/cas9中使用的grna的核苷酸序列如seq id no.7所示。

    19、进一步地,所述植物为小麦。

    20、第二方面,本发明提供一种grna,所述grna包括如seq id no.7所述的核苷酸序列。

    21、本发明进一步提供一种生物材料,所述生物材料包括所述的grna;所述生物材料为表达盒、载体或细胞。

    22、本发明进一步提供所述的grna在制备温敏不育系植物中的应用。

    23、进一步地,所述植物为水稻或小麦。

    24、本发明具备如下有益效果:

    25、本发明发现taago1d蛋白和植物的生殖发育过程相关,通过降低植物中taago1d蛋白的表达水平,可以提高植物的温度敏感性,降低植物的结实率,进而得到温敏不育系植物。该温敏不育系植物可以用于小麦的杂交培养,充分利用杂种优势,提高植物的产量。本发明提供的taago1d蛋白的应用可以显著加快育种进程,在小麦增产领域具有重要的应用价值。



    技术特征:

    1.taago1d蛋白,或其编码基因,或包含其编码基因的生物材料在调控植物的温度敏感性中的应用。

    2.taago1d蛋白,或其编码基因,或包含其编码基因的生物材料在调控植物的结实率中的应用。

    3.taago1d蛋白,或其编码基因,或包含其编码基因的生物材料在如下任一中的应用:

    4.根据权利要求1-3任一项所述的应用,其特征在于,所述taago1d蛋白包括:如seq idno.1-3任一项所述的氨基酸序列。

    5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述taago1d蛋白的编码基因包括:如seqid no.4-6任一项所述的核苷酸序列。

    6.根据权利要求1-3任一项所述的应用,其特征在于,所述生物材料为表达盒、载体或细胞。

    7.根据权利要求1-3任一项所述的应用,其特征在于,通过降低所述taago1d蛋白的表达水平,提高植物的温度敏感性、降低植物的结实率得到温敏不育系植物。

    8.一种grna,其特征在于,所述grna包括如seq id no.7所述的核苷酸序列。

    9.权利要求8所述的grna在制备温敏不育系植物中的应用。

    10.一种生物材料,其特征在于,所述生物材料包括权利要求9所述的grna;所述生物材料为表达盒、载体或细胞。


    技术总结
    本发明涉及基因工程技术领域,尤其涉及TaAGO1d蛋白或其编码基因在调控植物的温度敏感性和结实率中的应用。本发明研究发现TaAGO1d蛋白参与植物的生殖发育过程中,通过敲除植物中的TaAGO1d蛋白的编码基因会导致小麦的温度敏感性提高,同时结实率下降得到温敏不育系植物。本发明提供的TaAGO1d蛋白的应用可以应用于培养温敏不育系植物,进而通过杂种优势,提高小麦产量,这对于小麦增产具有重要的应用价值,为小麦杂种优势利用提供了重要的基因资源和新方法。

    技术研发人员:毛龙,耿帅锋,李爱丽,刘少帅,李洋
    受保护的技术使用者:中国农业科学院作物科学研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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